專利名稱:核磁共振斷層分析儀的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于磁共振(MR)斷層分析的儀器，它包括一個(gè)產(chǎn)生均勻穩(wěn)定磁場(chǎng)的裝置，三個(gè)通有隨時(shí)間變化的電流的線圈組，它們用來(lái)產(chǎn)生與穩(wěn)定磁場(chǎng)方向平行，并在三個(gè)垂直的方向上呈線性變化的磁場(chǎng);還包括一個(gè)能產(chǎn)生一個(gè)與穩(wěn)定磁場(chǎng)方向垂直的射頻電磁場(chǎng)。由于在這個(gè)均勻穩(wěn)定的磁場(chǎng)上疊加了一個(gè)附加磁場(chǎng)，從而使得合成后的磁場(chǎng)的磁通密度以確定的方式隨空間和時(shí)間而變化。
已知有一種磁共振斷層分析儀，例如專利DE-OS2849355所提出的，為了清楚起見(jiàn)，在圖1中給出了一個(gè)部分剖斷圖，此核磁共振儀包括一個(gè)產(chǎn)生均勻穩(wěn)定磁場(chǎng)的裝置，該磁場(chǎng)沿XYZ座標(biāo)系中的Z方向，它由四個(gè)同軸環(huán)形線圈1組成，線圈的中心軸指向Z方向，線圈內(nèi)的磁場(chǎng)在一個(gè)相當(dāng)大的區(qū)段內(nèi)(即在檢查區(qū))是均勻的，其磁通密度在0.1到2T之間，較高的磁通密度通常必須用超導(dǎo)線圈得到。被檢查的病人送入檢查區(qū)的病人臺(tái)2上，病人臺(tái)上有一個(gè)可沿Z方向移動(dòng)的板面3。
核磁共振斷層分析儀還包括三個(gè)線圈組，這些線圈組產(chǎn)生方向沿2軸，而強(qiáng)度在X、Y、Z三個(gè)方向上隨空間位置不同呈線性變化的磁場(chǎng)。在文獻(xiàn)中通常把這些線圈稱為“梯度線圈”。這個(gè)產(chǎn)生方向沿Z軸，并呈線性降低的磁場(chǎng)的線圈組至少由兩個(gè)相同的線圈Gz組成，兩Gz線圈沿Z方向與線圈組1對(duì)稱、間隔地排列，當(dāng)電流以相反方向流過(guò)這些線圈時(shí)，在上述線圈Gz之間產(chǎn)生一個(gè)沿Z方向的磁場(chǎng)，其強(qiáng)度是Z方向上空間位置的函數(shù)，呈線性變化。
還有一個(gè)線圈組，用來(lái)產(chǎn)生另一個(gè)也沿著Z方向，但在X方向上隨空間位置而變化的磁場(chǎng)，此線圈組由四個(gè)同樣的線圈Gx組成。這四個(gè)近似矩形的線圈安裝在一園柱的柱面位置上，此園柱的中心線與Y軸平行并通過(guò)環(huán)1的中心，也即檢查區(qū)的中心。同樣大小的電流流過(guò)這四個(gè)線圈Gx，電流的方向是這樣的在相鄰線圈的Y方向上彼此相對(duì)的部分，流過(guò)相同方向的電流。
線圈組Gy，產(chǎn)生在Z方向上的磁場(chǎng)，并且在Y方向上呈線性變化，是位置的函數(shù)，它的結(jié)構(gòu)和線圈組Gx相同，不過(guò)互相旋轉(zhuǎn)了90°。這就是說(shuō)此線圈組也有四個(gè)矩形線圈Gy，它們排列在一個(gè)園柱面上，此園柱的中心軸與X軸平行，并通過(guò)檢查區(qū)的中心。線圈組Gx和Gy所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在Z方向的對(duì)稱軸上磁通密度為O。
最后，還有一個(gè)射頻線圈5，它在檢查區(qū)產(chǎn)生一個(gè)均勻射頻磁場(chǎng)，此磁場(chǎng)的頻率相當(dāng)于在檢查區(qū)內(nèi)繞Z軸核自旋的進(jìn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的進(jìn)動(dòng)頻率(Larmor頻率)。
在利用這種核磁共振斷層分析儀的一般方法中，核自旋都在檢驗(yàn)物的檢查部位中被激發(fā)，為此，當(dāng)核自旋被射頻線圈5激發(fā)時(shí)，梯度線圈Gz受一個(gè)電流激勵(lì)，這樣，由線圈組1和Gz產(chǎn)生的磁場(chǎng)從一個(gè)線圈Gz到另一個(gè)Gz之間呈線性變化。結(jié)果，在檢查部位內(nèi)就激起核自旋，它的進(jìn)動(dòng)(Larmor)頻率對(duì)應(yīng)于射頻場(chǎng)的頻率(已知Larmor頻率與磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比)。然后，線圈Gx和Gy被激勵(lì)，致使被檢查部位內(nèi)的磁場(chǎng)分別在X方向或Y方向上發(fā)生變化(通常是隨時(shí)間連續(xù)變化，或隨時(shí)間作相位變化)。結(jié)果，激發(fā)后在線圈5中感生的信號(hào)的相位與幅度都受到了影響，這樣，就可以再現(xiàn)被激發(fā)部位中核自旋的分布。
再現(xiàn)的質(zhì)量受以下的因素影響梯度場(chǎng)隨空間的變化不能精確地滿足預(yù)期的變化規(guī)律，比如，它不能精確地作為空間位置的函數(shù)而線性地變化。此外，這個(gè)與預(yù)期變化規(guī)律的偏差是與時(shí)間有關(guān)的。這種現(xiàn)象是由于渦流引起的，渦流產(chǎn)生于梯度線圈中電流接通時(shí)，它產(chǎn)生的磁場(chǎng)由于其空間相關(guān)性而會(huì)偏離線圈磁場(chǎng)的變化規(guī)律。
為了降低這種影響，已知的方法是在其磁場(chǎng)已偏離預(yù)期隨時(shí)間變化的梯度線圈上外加一隨時(shí)間變化的電流，如，當(dāng)梯度線圈的磁場(chǎng)突然轉(zhuǎn)換到一個(gè)給定值時(shí)，將某一電流加到這個(gè)在接通瞬間超過(guò)它的正常值的梯度線圈上。因此，這一步驟只能獲得有限的成功。
本發(fā)明的目的是為了降低在梯度線圈被激勵(lì)時(shí)產(chǎn)生的渦流的影響，以及對(duì)磁場(chǎng)空間變化的其他不精確因素的影響。
本發(fā)明是這樣達(dá)到此目的的提供了至少一個(gè)另外的線圈組，以產(chǎn)生一個(gè)也沿著穩(wěn)定磁場(chǎng)方的磁場(chǎng)，它是隨空間呈非線性變化的，同時(shí)又使流過(guò)線圈組的電流隨時(shí)間的變化達(dá)到下述要求，即將所有線圈組的磁場(chǎng)疊加起來(lái)的磁通密度隨時(shí)間和空間的變化符合確定的變化規(guī)律。
如果僅僅使用單個(gè)外加線圈組時(shí)，通常只能部分地消除與預(yù)期隨時(shí)間與空間變化規(guī)律的偏差，此偏差量一方面取決于核磁共振儀器的實(shí)際結(jié)構(gòu)，另一方面也取決于與預(yù)期變化偏差的程度和原因。比如，由渦流而產(chǎn)生的偏差是由梯度線圈的激勵(lì)的隨時(shí)間變化而決定的;當(dāng)梯度線圈的激勵(lì)電流包含有很高頻率分量時(shí)，線圈中的渦流就更加明顯。
下面是對(duì)此發(fā)明的進(jìn)一步詳細(xì)描述，儀器中還有多達(dá)五個(gè)的附加線圈組，以產(chǎn)生這樣的磁場(chǎng)，它隨空間的變化與二階球函數(shù)隨空間的變化相一致。
這一詳細(xì)描述是以下述考慮為基礎(chǔ)的任一隨機(jī)磁場(chǎng)，特別是由梯度線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)和與之相關(guān)的渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，都可以表述為0階，一階，二階，三階，……球函數(shù)的加權(quán)和，其階數(shù)在原則上是無(wú)限的。不過(guò)，通常忽略按高階球函數(shù)變化的磁場(chǎng)分量。由于梯度線圈的磁場(chǎng)隨時(shí)間變化，各加入上述加權(quán)和的獨(dú)立球函數(shù)的權(quán)重系數(shù)也隨時(shí)間變化。當(dāng)這些獨(dú)立的線圈的貢獻(xiàn)被合理地加權(quán)了的時(shí)候，這五個(gè)附加線圈組，其中每一個(gè)都各對(duì)應(yīng)于五個(gè)二階球函數(shù)中的一個(gè)，梯度線圈(Gx，Gy，Gz)中的每一個(gè)各對(duì)應(yīng)于一個(gè)一階球函數(shù)，而產(chǎn)生穩(wěn)定磁場(chǎng)的線圈組1則能產(chǎn)生隨空間隨機(jī)變化的磁場(chǎng)(忽略相當(dāng)于球函數(shù)的三階或高階調(diào)和函數(shù)的分量)。因此就可以通過(guò)適當(dāng)?shù)馗淖兎从掣鳘?dú)立線圈對(duì)合磁場(chǎng)的貢獻(xiàn)的權(quán)重系數(shù)，也就是說(shuō)適當(dāng)?shù)馗淖兞鬟^(guò)這些線圈的電流，就可以得到所預(yù)期的隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)。
根據(jù)相同的考慮，可以得出另一方案，在這里，有多達(dá)七個(gè)的外加線圈組，以產(chǎn)生與三階球函數(shù)的隨空間變化規(guī)律相符的隨空間變化的磁場(chǎng)，因此，這個(gè)與所預(yù)期的隨時(shí)間和空間的變化規(guī)律相偏離的量，就可以更好地進(jìn)行補(bǔ)償，因?yàn)槿A偏差也得到了補(bǔ)償。
應(yīng)該說(shuō)明，根據(jù)本發(fā)明并不能精確地得到磁場(chǎng)隨空間和時(shí)間的預(yù)期變化，但是，采用附加線圈組(或多個(gè)線圈組)，則可減少與預(yù)期變化規(guī)律的偏差。
下面將參照?qǐng)D詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
圖1，給出已有的磁共振斷層分析儀。
圖2，給出按此發(fā)明繪出的磁共振斷層分析儀方框圖。
圖2所示的儀器包括一個(gè)控制裝置9，主要是控制調(diào)制器11。調(diào)制器11產(chǎn)生載頻振蕩，經(jīng)功率放大器12供給射頻線圈，調(diào)制振蕩器的頻率以及線圈組1所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的強(qiáng)度是彼此相適應(yīng)的，因此在被檢查的人體的檢查部位就激起了核自旋共振。激發(fā)后在線圈5中產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)放大器13送到相敏解調(diào)器，此解調(diào)器的輸出信號(hào)經(jīng)一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器15轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)，以便送到再現(xiàn)單元16。根據(jù)所接收的數(shù)據(jù)，此單元借助預(yù)先制定的十進(jìn)位計(jì)數(shù)法確定了被激發(fā)部位核自旋的空間分布，可以用監(jiān)測(cè)器17將上述分布情況顯示出來(lái)。
控制單元9也控制著流經(jīng)梯度線圈Gx、Gy和Gz的電流，此三組線圈產(chǎn)生與Z方向平行的并分別在x、y和z方向上呈線性變化的磁場(chǎng)。至此，已經(jīng)了解了所介紹的儀器系統(tǒng)，但是，根據(jù)本發(fā)明，還有十二個(gè)附加的線圈組，每組都由幾個(gè)相對(duì)檢查區(qū)中心對(duì)稱排列的獨(dú)立線圈組成，這樣，它們所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與Z方向平行，并相對(duì)檢查中心對(duì)稱地變化，也就是說(shuō)或者是距中心的距離的平方函數(shù)，或者是其立方函數(shù)，十二個(gè)線圈組中的五個(gè)，也就是線圈組G2，2……G2，-2產(chǎn)生的磁場(chǎng)其磁通密度和五個(gè)二階球函數(shù)之一成正比，而其他七個(gè)線圈組(G3，3……G3，-3)的磁通密度總是與七個(gè)三階球函數(shù)之一成正比。因此，由線圈Gl，m所產(chǎn)生的磁場(chǎng)隨空間的變化至少基本上與球函數(shù)fl，m成正比，在此例中l(wèi)在2和3之間，m在3與-3之間。
球函數(shù)fl，m定義如下
這里，r是某點(diǎn)到座標(biāo)原點(diǎn)的距離，座標(biāo)原點(diǎn)與檢查區(qū)中心重合;a是座標(biāo)原點(diǎn)與該點(diǎn)間的連線和Z軸所夾的角;b是上述連線在Z等于常數(shù)的平面上的投影和X軸的夾角;＊Pl，m(··)是直線l的勒讓德多項(xiàng)式對(duì)其自變量(··)的m次微分，＊Pl，m(··)相當(dāng)于直線l在m＝0時(shí)的勒讓德多項(xiàng)式的m次微分。因?yàn)橹挥欣兆尩露囗?xiàng)式對(duì)其自變量的l次微分是不等于0的，而且Sinmb在m＝0時(shí)變?yōu)?，因此，就只有2l+1個(gè)l階球函數(shù)，也就是有五個(gè)二階球函數(shù)(2×2+1)和七個(gè)三階球函數(shù)(2×3+1)。
US-3，566，255給出關(guān)于線圈組的結(jié)構(gòu)的詳細(xì)描述，這些線圈磁場(chǎng)的變化基本上正比于球函數(shù)。G2，2……G2，-2相當(dāng)于圖7中給出的線圈，G3，3……G3，-3線圈的結(jié)構(gòu)如圖9到圖15所示。這種線圈的計(jì)算和設(shè)計(jì)在“科學(xué)儀器評(píng)論”第32卷第三期第241-250頁(yè)(The Review Of Scientific Instruments Vol.32，No.3)中已經(jīng)介紹過(guò)。
如圖2所示，線圈G2，0的電流是由一個(gè)高輸出阻抗的功率放大器18供給的，功率放大器的輸入信號(hào)來(lái)自一個(gè)函數(shù)發(fā)生器，此函數(shù)發(fā)生器有一個(gè)存貯器19，其后面接有數(shù)模轉(zhuǎn)換器20。存貯器19存有大量數(shù)據(jù)代碼，其順序與電流通過(guò)線圈G2，0隨時(shí)間的變化相一致。這些存貯于存貯器19的數(shù)據(jù)代碼可在控制裝置9的控制下讀出，并由數(shù)模轉(zhuǎn)換器20轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)，再經(jīng)一適當(dāng)?shù)牡屯V波器送到放大器18的輸入;于是放大器18產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間變化的電流，其變化與存貯器19中數(shù)據(jù)代碼的順序一致。其他線圈組，包括Gx，Gy和Gz的電流都由相同結(jié)構(gòu)的裝置18……20供給，圖2中未給出其余的這種裝置，唯一的不同就在于存貯器與各個(gè)線圈組相對(duì)應(yīng)的存貯器中的數(shù)據(jù)代碼的順序不同，因?yàn)榱鹘?jīng)這些線圈組的電流是以不同規(guī)律隨時(shí)間變化的。流過(guò)這些線圈的電流隨時(shí)間變化的規(guī)律，也就是存貯器19中數(shù)據(jù)代碼的順序是可以這樣選擇的，以使由各個(gè)線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的疊加，能精確地產(chǎn)生一個(gè)所預(yù)期的隨時(shí)間和空間而變化的磁場(chǎng)。
這個(gè)隨時(shí)間和空間變化的磁場(chǎng)包括一個(gè)第一階段，在此階段中，磁場(chǎng)在一段預(yù)先確定的時(shí)間內(nèi)在Z方向上隨空間位置呈線性變化(據(jù)此來(lái)確定欲測(cè)量其核自旋分布的檢查部位的位置)。在下一個(gè)階段中，在預(yù)先確定的一段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生了不隨時(shí)間和空間位置變化的磁場(chǎng)梯度，比如在Y方向上。而在第三階段中，在一段預(yù)先確定的時(shí)間內(nèi)，在X方向上產(chǎn)生不隨空間和時(shí)間變化的磁通密度梯度。在上述每個(gè)階段中，不僅相應(yīng)的梯度線圈組被激勵(lì)(如在第二階段，線圈Gy被激勵(lì))，而且通常所有其他線圈組也被激勵(lì)，包括其他梯度線圈組(Gx，Gy)。
下面將說(shuō)明確定各線圈中電流隨時(shí)間的變化的方法，或者說(shuō)是確定與這些線圈相關(guān)的各存貯器中數(shù)據(jù)代碼指令序列的方法。步驟如下1、將正弦電流總是供給各線圈中的一個(gè)。測(cè)量線圈組內(nèi)某點(diǎn)合磁場(chǎng)的強(qiáng)度和相位(參照此線圈中交流電流的相位)，該點(diǎn)距離座標(biāo)原點(diǎn)也就是距離檢查區(qū)中心的距離r。在不同頻率下重復(fù)進(jìn)行這種測(cè)量。選擇測(cè)量頻率使其相應(yīng)于各梯度線圈的激勵(lì)所產(chǎn)生的頻譜范圍。在半徑為r的球面上選擇N個(gè)點(diǎn)進(jìn)行上述測(cè)量。
N＝(l0+1)2此處，l0是描述由線圈組相互間完全獨(dú)立產(chǎn)生的磁場(chǎng)的球函數(shù)中最高階的數(shù)值。這樣，如圖2之例，l0＝3，因此測(cè)量就應(yīng)該在球面16個(gè)不同的點(diǎn)上進(jìn)行。對(duì)于所有線圈組都應(yīng)重復(fù)進(jìn)行各種測(cè)量。
根據(jù)下述公式，可將某一線圈在某一頻率下在某一點(diǎn)所測(cè)量的磁通密度B表示為球函數(shù)的加權(quán)和B=Σl=0loΣm=-l+lalm·flm(3)]]>
fl，m是根據(jù)公式(1)對(duì)其相應(yīng)點(diǎn)所定義的球函數(shù)，也就是說(shuō)其數(shù)值可從表中算出或?qū)С?
al，m表示與之相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，通常它包括實(shí)數(shù)和虛數(shù)部分，因?yàn)樽兞緽通常也包括實(shí)數(shù)和虛數(shù)兩部分。由于一組總數(shù)為16(N)的球函數(shù)處在0階和三階之間。根據(jù)方程(3)其加權(quán)和也包括16個(gè)權(quán)重系數(shù)al，m。因?yàn)閷?duì)同一線圈組和同一頻率在球面的16(N)個(gè)不同點(diǎn)上測(cè)量了磁通密度，所以就得到了對(duì)16個(gè)未知的al，m的16個(gè)線性方程，用已知的方法從這些方程中可以算出16個(gè)權(quán)重系數(shù)al，m。對(duì)于各種不同頻率下測(cè)量的結(jié)果也要進(jìn)行這種計(jì)算;每種頻率下的權(quán)重系數(shù)al，m都可以算出，它們同根據(jù)先前測(cè)量結(jié)果而算出的權(quán)重系數(shù)不同。于是就得出了一組可能與頻率有關(guān)的系數(shù)al，m，上述系數(shù)完全描述了直至三次諧波，或直至三階球函數(shù)的線圈組的特性。這一組權(quán)重系數(shù)描繪了一個(gè)N維矢量，它的各個(gè)分量(al，m)與頻率有關(guān)。
對(duì)所有其它線圈都進(jìn)行上述同樣的計(jì)算后，就對(duì)每一個(gè)線圈得到了一個(gè)N維矢量，其不同的系數(shù)al，m都是以同樣的順序排列的，對(duì)于產(chǎn)生不隨空間變化，通常也不隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)的線圈組也可以得出這樣的一個(gè)矢量，但存在兩種可能a)對(duì)于線圈1定義了這樣一個(gè)矢量除了分量a00外，其它所有的分量諧為0，a00由選定來(lái)確定，是一個(gè)與時(shí)間無(wú)關(guān)的數(shù)值。不過(guò)對(duì)測(cè)量核自旋的分布來(lái)說(shuō)，還需要校正。
b)采用一個(gè)第二線圈組(在圖2中未給出，它產(chǎn)生一個(gè)沿Z方向，不隨空間位置變化的磁場(chǎng)。但是，此磁場(chǎng)顯著地弱于穩(wěn)定磁場(chǎng)，流過(guò)這些線圈的電流是可以隨時(shí)間改變的，這些電流的產(chǎn)生方式和通過(guò)其它所有線圈通過(guò)的電流相同。
這樣，對(duì)于所有16(N)個(gè)線圈組，得到了一個(gè)總是包含16(N)個(gè)分量al，m的矢量。將這些矢量組合起來(lái)作為列矢量，以組成矩陣，各個(gè)列矢量是這樣排列的本征分量置于矩陣的主對(duì)角線上，將這樣得到的矩陣叫作A(W)，W指出矩陣元的頻率關(guān)系。
2、矩陣A(W)是可逆的，由它可得出逆矩陣A-1(W)。如已知的那樣，一個(gè)矩陣和它的逆矩陣的乘積表示一單位矩陣，即它是一個(gè)主對(duì)角上所有矩陣元都為1，其它所有的矩陣元都為0的矩陣?？赡婢仃嚨牧硪粋€(gè)性質(zhì)是列和行的腳標(biāo)可以互換，因此，如果在矩陣A中第七個(gè)列矢量與線圈G2，0連系，則第七個(gè)行矢量必在逆陣A-1(W)中與G2，0相連系。
3)所預(yù)期的磁場(chǎng)Bg隨時(shí)間和空間的變化是在被檢查區(qū)中對(duì)大量不同的時(shí)間瞬間確定的，并且對(duì)每一瞬間根據(jù)公式都形成一個(gè)球函數(shù)加權(quán)和。
Bg=Σl=0loΣm=-l+lcl,m·fl,m(4)]]>Cl，m是加入加權(quán)和的球函數(shù)fl，m的權(quán)重系數(shù)。隨之又得出一個(gè)N維矢量，它包含著許多與時(shí)間有關(guān)的元素Cl，m，當(dāng)磁場(chǎng)變化時(shí)，比如隨空間呈線性變化，只有此矢量中l(wèi)＝1的那些分量偏移零值。
4)各獨(dú)立的，與時(shí)間有關(guān)的分量Cl，m(t)可用傅立葉變換法從時(shí)間域變換到頻率域，這樣形成了一個(gè)矢量D(W)，它包含著N個(gè)與頻率有關(guān)的分量dl，m(W)。
5)合矢量D(W)乘以逆矩陣A-1(W)，得出一個(gè)N維矢量I(W)。
6)將矢量I(W)的N個(gè)分量變換到時(shí)間域，則變換到時(shí)間域的矢量的分量ij(t)(j＝1，……N)它表示流經(jīng)與矩陣A中的第j列矢量相聯(lián)系的，或者說(shuō)與矩陣A-1中的第j行矢量相聯(lián)系的線圈組中通過(guò)這樣的隨時(shí)間變化的電流。
7)將與各個(gè)線圈相聯(lián)系的電流的變化變換為相應(yīng)的數(shù)據(jù)代碼的指令序列，這列數(shù)據(jù)代碼指令序列被寫(xiě)入與相聯(lián)系的線圈相對(duì)應(yīng)的貯存器19中。
流過(guò)各個(gè)線圈的電流的隨時(shí)間的變化一經(jīng)按上述方式確定下來(lái)，存貯在存貯器中的數(shù)據(jù)代碼就可以再取出來(lái)，以產(chǎn)生一個(gè)沿Z方向的，并按已確定的空間和時(shí)間函數(shù)關(guān)系變化的磁場(chǎng)。只要核磁共振斷層分析儀的制造和它的安裝地點(diǎn)都不影響這樣產(chǎn)生的磁場(chǎng)，這也適用于其它同樣類型的核磁共振斷層分析儀。
如果需要不同的隨時(shí)間和空間變化的函數(shù)，只要再執(zhí)行第3步到第7步就行了。也可以產(chǎn)生不同函數(shù)形式的磁通密度的變化，如西德專利P3400861.6.所描述的位置的平方律函數(shù)關(guān)系的變化，那時(shí)只有l(wèi)＝2的那些Clm偏移0值。如果計(jì)算指出某一線圈組中的電流在各種隨時(shí)間和空間的變化規(guī)律中都基本上等于零，則可把個(gè)線圈組去掉。
不一定總有必要把一個(gè)線圈組產(chǎn)生的磁通密度隨空間的變化至少近似地表示為一個(gè)唯一的隨空間變化的球函數(shù)。雖然當(dāng)把磁場(chǎng)的變化表示為許多球函數(shù)的線性組合時(shí)，本發(fā)明也是非常有效的，但是，在這種情況下所需的線圈數(shù)目是不能變的。另外，有一點(diǎn)很重要，一個(gè)線圈的磁場(chǎng)任何線圈的磁場(chǎng)要在變化類型上(例如線性、平方律、立方)，和/或者發(fā)生變化的方向上有明顯的區(qū)別。否則，在確定矩陣A時(shí)的很小的誤差就能使各種線圈組的電流變化畸變到很大的程度。
根據(jù)上述的計(jì)算方法可以看出不僅是通過(guò)加線圈G2，2……G3，-3的電流，所有通過(guò)各線圈的電流都必須符合計(jì)算出的隨時(shí)間的變化。于是，就意味著在給定的瞬間，比如在Y方向產(chǎn)生恒定梯度磁場(chǎng)的線圈Gy，通常也可通過(guò)一個(gè)所期望的只在X方向有恒定梯度的電流。這是由于下述原因，當(dāng)線圈組Gx上的電流接通時(shí)出現(xiàn)的渦流產(chǎn)生了一個(gè)在Y方向呈線性變化的磁場(chǎng)。計(jì)算結(jié)果還表明，還需要產(chǎn)生一個(gè)在Z方向，隨空間恒定，但隨時(shí)間改變的磁場(chǎng)。如果有一個(gè)線圈能達(dá)到這些目的(方案b)，產(chǎn)生這樣的磁場(chǎng)將不成問(wèn)題。但是，如果沒(méi)有一種這樣的線圈的話，當(dāng)其所引起的誤差已不可接受時(shí)，可采取下述補(bǔ)救方法。
激發(fā)核自旋的射頻線圈的頻率是和計(jì)算的電流變化相適應(yīng)的。這樣，如果頻率是恒定的，而且均勻磁場(chǎng)不發(fā)生變化的話，則永遠(yuǎn)能使檢查部位的核自旋得到激發(fā)。此外，磁場(chǎng)的均勻分量相對(duì)其穩(wěn)定值的偏差會(huì)引起被激發(fā)的檢查部位的所有核自旋產(chǎn)生一個(gè)相位移，相位移作為這個(gè)偏差的時(shí)間積分。因?yàn)榇讼辔灰茖?duì)所有自旋都是相同的，所以可以在處理線圈5內(nèi)由核自旋感應(yīng)而產(chǎn)生的信號(hào)時(shí);將它考慮進(jìn)去，以保證測(cè)量結(jié)果不因相移的影響而發(fā)生畸變。
勘誤表
權(quán)利要求
1.磁共振斷層分層儀，包括一個(gè)產(chǎn)生均勻穩(wěn)定磁場(chǎng)的裝置，三個(gè)通有隨時(shí)間變化的電流的線圈組，這些線圈組用來(lái)產(chǎn)生與穩(wěn)定磁場(chǎng)方向平行，并在三個(gè)互相垂直的方向上呈線性變化的磁場(chǎng)，還包括一個(gè)射頻線圈，以產(chǎn)生一個(gè)與穩(wěn)定磁場(chǎng)方向垂直的射頻磁場(chǎng)。由于在均勻穩(wěn)定的磁場(chǎng)上疊加了一個(gè)附加磁場(chǎng)，而使總的磁場(chǎng)的磁通密度以確定的方式隨空間和時(shí)間而變化，其特征在于具有至少一個(gè)附加線圈組(G2，2……G3，-3)，以產(chǎn)生一個(gè)也與穩(wěn)定磁場(chǎng)方向平行，并隨空間呈非線性變化的磁場(chǎng)，流經(jīng)各線圈組的電流的隨時(shí)間的變化應(yīng)該符合下述要求，即可利用所有線圈組磁場(chǎng)的疊加，得到磁通密度的確定的隨時(shí)間的變化。
2.如權(quán)利要求
1所提出的磁共振斷層分析儀，其特征在于具有多至五個(gè)附加線圈組，其中每個(gè)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)隨空間的變化總是與一個(gè)二階球函數(shù)隨空間的變化相一致。
3.如權(quán)利要求
2所提出的磁共振斷層分析儀，其特征在于具有多至七個(gè)的附加線圈組，其中每個(gè)線圈組產(chǎn)生的磁場(chǎng)隨空間的變化總是與一個(gè)三階球函數(shù)隨空間的變化相一致。
專利摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種磁共振斷層分析的儀器，包括有三個(gè)線圈組，以產(chǎn)生一個(gè)與穩(wěn)定均勻主磁場(chǎng)方向平行的磁場(chǎng)，此磁場(chǎng)是空間位置的函數(shù)，呈線性變化。此外，還有至少一個(gè)附加線圈組，它產(chǎn)生一個(gè)也與均勻磁場(chǎng)方向平行，但隨空間位置呈線性變化的磁場(chǎng)。這些線圈組得到的總是一個(gè)滿足下述要求的電流，即使這些線圈組產(chǎn)生的磁場(chǎng)與穩(wěn)定磁場(chǎng)疊加，產(chǎn)生所預(yù)期的磁通密度隨時(shí)間和空間的變化。因而可借助附加線圈組來(lái)降低渦流或其它誤差造成的影響。
文檔編號(hào)G01N24/08GK85101661SQ85101661
公開(kāi)日1987年1月24日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者孔茲·迪特馬 申請(qǐng)人:菲利浦光燈制造公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan