專利名稱：用于b的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
下面涉及磁共振領(lǐng)域，并發(fā)現(xiàn)其在磁共振成像中的具體應(yīng)用，將結(jié)合具體參考進行描述。但是，還發(fā)現(xiàn)其在磁共振光譜學和其它受益于幅值精確已知的主B0磁場的技術(shù)中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在磁共振成像中，產(chǎn)生暫時恒定的主B0磁場，其至少在視場中是空間均勻的。對于較大主B0磁場強度例如3特斯拉或更高，想獲得足夠的均勻性很困難。主B0磁場中的非均勻性會產(chǎn)生各種圖像贗像。例如，在回波平面成像中，主磁場的非均勻性會導(dǎo)致重建圖像中的像素偏移。設(shè)計時為獲得縮減硬件成本、掃描儀的更緊密性、對物體或患者的更開放通路等等的折衷也會導(dǎo)致磁場的非均勻性。
主B0磁場的非均勻性可以利用有效的勻場調(diào)整而被改進，其中專用的勻場(shim)線圈產(chǎn)生輔助的或勻場磁場來補償主磁體所產(chǎn)生磁場的非均勻性。主磁體通常是超導(dǎo)的，而勻場線圈通常是電阻線圈。在一個實施例中，每個勻場線圈產(chǎn)生具有空間分布的磁場，其功能上垂直于其它勻場線圈產(chǎn)生的磁場。例如，每個勻場線圈可以產(chǎn)生具有對應(yīng)于勒讓德多項式或球面諧波分量的空間分布的磁場。
為了校準勻場電流，在不給勻場線圈施加電壓的情況下，磁場探針或其它設(shè)備，或掃描儀執(zhí)行的專用磁共振序列被用來測量主B0磁場的空間分布，空間分布被分解成正交的空間分量例如球面諧波項。利用相應(yīng)的勻場線圈，應(yīng)被增加的非勻場磁場的正交項被補充，同時應(yīng)被減小的正交項通過給相應(yīng)的勻場線圈施加電壓產(chǎn)生反向勻場而被部分地抵消。
典型地，勻場電流偶爾被校準，例如當安裝磁共振掃描儀時，大修后等等。在磁共振成像期間應(yīng)用已存的勻場電流校準值來提高主B0磁場的均勻性。
在更高的主B0磁場中例如大約3特斯拉或更高的磁場中，被成像物體的磁性例如磁化率將逐漸增加地使主B0磁場變形。這些變形通常是成像物體相關(guān)的，并且也取決于成像物體的位置和物體將被成像的感興趣的區(qū)域。在這樣的情況下，實行動態(tài)勻場調(diào)整將變得有利，其中對每個特定的成像物體調(diào)整勻場線圈電流，并且可能當被成像區(qū)域移動時在成像期間調(diào)整電流。
為了實行對成像物體引起的變形的勻場調(diào)整，利用設(shè)置在磁體中的磁場傳感器或磁共振成像掃描儀執(zhí)行的磁場映射脈沖序列使用原位的成像物體測量主B0磁場。主B0磁場的映射空間分布被分解成正交分量，并且適當?shù)男Ｕ齽驁鼍€圈磁場被決定和應(yīng)用。
勻場線圈被設(shè)計以調(diào)整沿選擇的主場軸指向的主B0磁場。在典型的水平開孔的磁體中，這條軸典型地沿孔軸展開，并被指定為Z軸；但是，垂直磁體或其它幾何構(gòu)形也可以被采用。因此，原則上勻場線圈被設(shè)計來產(chǎn)生平行于主場軸的磁場分量(例如平行于水平開孔磁體的Z軸)以能夠部分地有選擇地增加或部分地抵消主B0磁場。但是，勻場線圈也產(chǎn)生一些橫向于主場軸的分量(例如垂直于水平開孔磁體的Z軸)。
這些橫向勻場磁場分量導(dǎo)致被勻場主B0磁場的幅值偏移，并且由此導(dǎo)致共振頻率的偏移。勻場感應(yīng)磁場幅值偏移取決于所施加勻場電流的幅值。這種磁場幅值偏移對取決于具有精確主場的成像技術(shù)來說是成問題的。例如，在回波平面成像，小型螺旋k-空間軌跡成像，化學位移選擇勵磁和一些其它技術(shù)中，由勻場引起的主場的幅值偏移可以產(chǎn)生像素偏移或其它有害的圖像贗像。
本發(fā)明考慮一種改進的裝置和方法，其可以克服上述的限制和其它限制。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個方面，提供一種磁共振成像方法。響應(yīng)于以所選勻場電流給一個或多個勻場線圈供能的主B0磁場的幅值偏移被確定，該一個或多個勻場線圈被以該所選的勻場電流供能。在供能的過程中執(zhí)行校準以校準所確定的主B0磁場的幅值偏移。
根據(jù)另一方面，公開了一種磁共振成像裝置。提供一種產(chǎn)生主B0磁場的方法。一個或多個勻場線圈使該主B0磁場變得均勻。提供一種裝置，用來確定該主B0磁場響應(yīng)于以所選勻場電流給一個或多個勻場線圈供能的幅值偏移。提供一種裝置，用來以該所選的勻場電流給該一個或多個勻場線圈供能。提供一種裝置，用來在供能過程中執(zhí)行校準以校準所確定的主B0磁場的幅值偏移。
根據(jù)進一步的另一方面，公開了一種磁共振成像掃描儀。主磁體產(chǎn)生主B0磁場，一個或多個勻場線圈選擇性地以所選的勻場電流使該主B0磁場變得均勻，處理器執(zhí)行一處理，該處理包括確定主B0磁場響應(yīng)于選擇性的勻場的幅值偏移。
一個優(yōu)點在于便于患者特的定勻場。
另一個優(yōu)點在于便于成像過程中的動態(tài)勻場。
進一步的另一個優(yōu)點在于改進的成像質(zhì)量，這是由于被勻場的主B0磁場幅值與射頻收發(fā)器調(diào)諧之間的吻合。
通過閱讀下面優(yōu)選實施例的詳細說明，更多的其它優(yōu)點和利處對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將變得顯而易見。
本發(fā)明可以各種組件和組件的各種排列實現(xiàn)，并且可以各種過程操作和過程操作的各種排列實現(xiàn)。附圖僅僅用于表示優(yōu)選實施例的目的，并且不解釋為對本發(fā)明的限制。


附圖1圖解示出了一種實現(xiàn)患者特定和/或動態(tài)主B0磁場勻場的磁共振成像系統(tǒng)。
附圖2圖解繪出了增強的勻場對主B0磁場的磁共振頻率分布的典型效應(yīng)。
附圖3圖解示出了主B0磁場幅值由勻場引起的幅值偏移的向量計算。
附圖4圖解示出了通過分別對感興趣體積的四個成像區(qū)域進行勻場調(diào)整而實現(xiàn)的動態(tài)勻場調(diào)整。
具體實施例方式
參考附圖1，磁共振成像掃描儀10包括外殼12，用來限定一通常圓柱形掃描孔腔(bore)14，其中放置相關(guān)成像物體16。主磁場線圈20被放置在外殼12的內(nèi)，并產(chǎn)生平行于掃描孔腔14的中心軸22的主B0磁場。在附圖1中，主B0磁場的方向平行于參考笛卡兒坐標系統(tǒng)x-y-z的z軸。主磁場線圈20典型地為超導(dǎo)線圈，放置在低溫屏蔽24的內(nèi)側(cè)，盡管也可以使用電阻性主磁體。
外殼12還收納或支撐磁場梯度線圈30，其用來選擇性地沿橫向于中心軸22的平面內(nèi)或沿其它所選的方向產(chǎn)生平行于孔腔14的中心軸22的磁場梯度。外殼12進一步收納或支撐射頻體線圈32，其用來選擇性地激勵和/或檢測磁共振。放置在孔腔14內(nèi)側(cè)的可選線圈陣列34包括多個線圈，在所示的示例線圈陣列34中具體為四個線圈，盡管可以使用其它數(shù)量的線圈。線圈陣列34可以被用作平行成像的接收器的相控陣列，用作SENSE成像的靈敏度編碼(SENSE)線圈等等。在一個實施例中，線圈陣列34是靠近成像物體16放置的表面線圈陣列。外殼12典型地包括限定掃描孔腔14的裝飾內(nèi)襯36。
線圈陣列34被用來接收由整個體線圈32激勵的磁共振，或者磁共振可以由單一的線圈激勵和接收，例如由整個體線圈32?？梢砸庾R到，如果線圈32、34之一被用來傳送和接收，那么線圈32、34的另一個可以選擇性被省略。
主磁場線圈20產(chǎn)生主B0磁場，磁共振成像控制器40操作磁場梯度控制器42以選擇性地給磁場梯度線圈30供能，并操作所示的耦合到射頻線圈32或者耦合到線圈陣列34的射頻發(fā)射器44以便選擇性地給射頻線圈或線圈陣列32、34供能。通過選擇性地操作磁場梯度線圈30和射頻線圈32或線圈陣列34，磁共振被產(chǎn)生并在成像物體16的感興趣的至少一部分區(qū)域被空間編碼。通過由梯度線圈30施加所選的磁場梯度，所選的k-空間軌跡例如笛卡兒軌跡，多個輻射軌跡或螺旋軌跡被橫向(traversed)。可選地，成像數(shù)據(jù)作為沿所選磁場梯度方向的投影被采集。在成像數(shù)據(jù)采集過程中，所示耦合到線圈陣列34或耦合到整個體線圈32的射頻接收器46采集存儲在磁共振數(shù)據(jù)存儲器50中的磁共振采樣。
成像數(shù)據(jù)由重建處理器52重建成圖像表示。在k-空間采樣數(shù)據(jù)的情況下，基于傅立葉轉(zhuǎn)換的重建算法可以被采用。其它重建算法例如基于濾過反向投影重建也可以依據(jù)所采集的磁共振成像數(shù)據(jù)的格式而被使用。對于SENSE成像數(shù)據(jù)，重建處理器52從每個線圈采集的成像數(shù)據(jù)重建折疊圖像并且將折疊圖像與線圈靈敏度參數(shù)結(jié)合以產(chǎn)生展開的重建圖像。
由重建處理器52產(chǎn)生的重建圖像被存儲在圖像存儲器54中，并可以在用戶界面56上顯示，存儲在非易失存儲器中，通過局域網(wǎng)或因特網(wǎng)傳送、觀看、存儲、操縱等等。用戶界面56也可以使磁共振成像掃描儀10的放射科醫(yī)師、技師或其它操作者能夠與磁共振成像控制器40通信以選擇、改變和執(zhí)行磁共振成像序列。
主磁場線圈20產(chǎn)生主B0磁場，優(yōu)選大約3特斯拉或更高，該磁場基本上在孔腔14的成像體積中是均勻的。但是，由于掃描儀10組件的機械或電子漂移，一些非均勻性可能存在或可能隨時間發(fā)展。由這種非均勻性導(dǎo)致的成像失真量可能取決于孔腔14內(nèi)成像的位置。此外，當相關(guān)成像物體16被插入孔腔14中時，成像物體的磁性會使主B0磁場變形。
為了改進主B0磁場的均勻性，由外殼12收納或支撐的一個或多個勻場線圈60提供了有效的主B0磁場勻場調(diào)整。在一個實施例中，每個勻場線圈產(chǎn)生勻場磁場，其具有功能上垂直于其它勻場線圈產(chǎn)生的磁場的空間分布。例如，每個勻場線圈會產(chǎn)生具有對應(yīng)于球面諧波分量的空間分布的磁場。通過選擇性地以所選的勻場電流給各個勻場線圈60供能，主B0磁場的非均勻性被降低。
理想地，每個勻場線圈在孔腔14內(nèi)產(chǎn)生磁場分布，其僅包括BZ分量，沒有橫向BX或BY分量，即平行于z方向的平行指向主B0磁場的磁場。選擇BZ分量以提高或部分地抵消主磁場線圈20產(chǎn)生的主B0磁場，以校準內(nèi)在的非均勻性、成像物體16引起的失真等等。特別地，勻場電流處理器62為一個或多個勻場線圈60確定適當?shù)膭驁鲭娏饕越档椭鰾0磁場的非均勻性。勻場電流處理器62基于勻場線圈60的已知結(jié)構(gòu)并基于需要被校準的磁場非均勻性的信息選擇適當?shù)膭驁鲭娏鳌Ｖ鰾0磁場的非均勻性可以通過各種方式確定，例如通過使用由掃描儀10執(zhí)行的磁場映射磁共振序列采集磁場映射，通過讀取放置在孔腔14中的可選磁場傳感器(未示出)，通過執(zhí)行由成像物體16的導(dǎo)入產(chǎn)生的預(yù)期磁場失真的先驗(priori)計算等等。磁場測量序列可以與磁場序列被混合以周期地校驗主B0磁場幅值，例如在每片之后。勻場電流處理器62控制勻場控制器64以所選的勻場電流給一個或多個勻場線圈60供能。
盡管期望每個勻場線圈在孔腔14內(nèi)產(chǎn)生的磁場分布僅包括BZ分量，但是由于磁通量必須遵循閉環(huán)，因此勻場線圈60典型地在孔腔14的至少一部分中也產(chǎn)生至少一些殘余的橫向磁場分量例如BX和/或BY分量。這些橫向磁場分量的后果就是在勻場調(diào)整降低了主B0磁場的空間非均勻性的同時，主B0磁場的平均或中間幅值|B|改變，并且通常隨加強的勻場調(diào)整而增強。
在空間給定點的共振頻率由下式給出fres＝γ|B(x，y，z)| (1)，其中|B(x，y，z)|是在位置(x，y，z)處的磁場幅值并且γ是對于被激勵核磁共振的旋磁比(gyrometric ratio)。幅值|B(x，y，z)|取決于總磁場，不僅僅取決于BZ分量。利用附圖1中所示的笛卡兒坐標系統(tǒng)|B(x，y，z)|2＝[Bx(x，y，z)]2+[By(x，y，z)]2+[Bz(x，y，z)]2(2).
作為一個例子，1H質(zhì)子核具有旋磁比γ＝42.58MHz/Tesla，這樣在|B(x，y，z)|＝3.0特斯拉時，共振頻率近似為fres＝128MHz。這樣公式(1)指出了磁共振強度的頻率分布對應(yīng)于成像體積中磁場的幅值分布。
參考附圖2，其繪出了作為頻率函數(shù)的磁共振強度的分布，所觀察到的對主B0磁場的幅值的勻場調(diào)整效果被示出。在附圖2中，作為頻率函數(shù)的未勻場調(diào)整的磁共振強度分布表示為I0(f)，其在未勻場調(diào)整中心頻率f0處相對較寬和集中。未勻場調(diào)整的磁共振強度分布I0(f)的寬度反映了孔腔14中未勻場調(diào)整的主B0磁場的實質(zhì)空間非均勻性。隨著使用所選的勻場電流施加勻場調(diào)整以降低磁場的非均勻性，磁共振強度分布變得更窄，反映改進了空間均勻性。在附圖2中，被勻場調(diào)整、基本上空間均勻的磁場提供了窄的磁共振強度分布，表示為Is(f)。
然而，除了被基本上變窄之外，被勻場調(diào)整的磁共振強度分布Is(f)也被向著更高頻率偏移，并且具有中心頻率fs＞f0。對于相對頻繁地進行調(diào)節(jié)勻場調(diào)整的應(yīng)用，這種共振頻率的偏移會成問題并且會導(dǎo)致圖像贗像。在成像過程中執(zhí)行動態(tài)勻場調(diào)整的應(yīng)用中，這種頻率偏移在成像過程中發(fā)生。
參考附圖3，由于勻場調(diào)整主B0磁場幅值的幅值偏移的向量計算被繪出。所期望的被勻場調(diào)整的磁場在幅值的z方向具有分量BZ。如果在給定位置(x，y，z)處，主磁場線圈20產(chǎn)生的磁場小于BZ，那么勻場調(diào)整優(yōu)選提高那個磁場到值BZ。相似地，如果主磁場線圈20產(chǎn)生的磁場大于BZ，那么勻場調(diào)整優(yōu)選部分地抵消那個磁場以符合值BZ。
這樣，被勻場調(diào)整的磁場具有附圖3所示的貫穿孔腔14的基本上空間均勻的BZ分量。然而，任何勻場調(diào)整產(chǎn)生的附加的、不期望的橫向磁場分量例如都沿x方向定向的示出的分量Bx(+I1)或示出的分量Bx(-I2)不被說明用于確定所期望勻場電流。這樣，如附圖3所示，如果勻場電流+I1被要求產(chǎn)生BZ場但這個勻場電流+I1產(chǎn)生附加的不期望的橫向分量Bx(+I1)，那么位置(x，y，z)處的總磁場為|B|(+I1)＝(Bz2+[Bx(+I1)]2)0.5，其大于所期望的幅值BZ。相似地，如果勻場電流-I2被要求產(chǎn)生BZ場但這個勻場電流-I2產(chǎn)生附加的不期望的橫向分量Bx(-I2)，那么位置(x，y，z)處的總磁場為|B|(-I2)＝(Bz2+[Bx(-I2)]2)0.5，其也大于所期望的幅值BZ。當然，可以意識到，任何橫向分量，不管它的正向或負向或它的橫向定向都將傾向于增加被勻場調(diào)整的磁場的幅值。這些不期望橫向分量的影響典型很小，這是由于勻場分量典型地小于主B0分量，并且向量幅值操作的性質(zhì)僅僅很小地取決于小于最大分量的空間垂直分量。但是，磁通量線形成閉環(huán)的要求典型地使橫向分量在孔腔14內(nèi)的任一地方不理想地為零。
這些橫向磁場，以及它們對磁場總向量幅值的影響在這里被稱作麥克斯韋項。在一些文獻中，它們也被稱作麥克斯韋場或衍生場。
返回參考附圖1，幅值偏移處理器70確定主B0磁場被期望響應(yīng)于以勻場電流處理器62所選擇的勻場電流給一個或多個勻場線圈60供能而產(chǎn)生的幅值偏移。幅值偏移處理器70在勻場線圈60被實際供能之前執(zhí)行這個計算，以提供幅值偏移的先驗(priori)預(yù)測。該先驗計算可以通過訪問預(yù)先確定的幅值偏移校準表72而完成，該表存儲預(yù)先測量的對各種勻場電流和勻場電流組合的幅值偏移。例如，磁共振強度分布可以作為對各種勻場電流和勻場電流組合的頻率函數(shù)被測得，以確定對各種勻場電流和電流組合的偏移頻率fs，如附圖2所示?；诠?1)，主B0磁場的幅值偏移Δ|B0|可以由下式計算得到Δ|B0|＝|B0|shimmed-|B0|unshimmed＝(fshimmed-funshimmed)/γ (3)，其中γ還是對被測核磁共振的旋磁比。雖然這個實驗方法是直截了當?shù)?，但是它通常需要測量大量的勻場電流組合。此外，如果所選的勻場電流組合不包括在校準表72中，那么潛在計算的漸進數(shù)值內(nèi)插法典型地被采用。
在另一個方法中，主B0磁場的幅值偏移被用麥克斯韋項估算。這種方法確認由于勻場線圈60意圖產(chǎn)生沿z方向定向的磁場，那么不等式Bz＞＞Bx，By典型地被保持。也就是，沿z方向的場分量典型地遠大于橫向于z方向的磁場分量。在這種條件下，幅值偏移Δ|B0|可以由下式表示Δ|B0|≅[Ks1][Is]+[Ks2][Is2]+[Ks4][Is4]+...+[Ks2n][Is2n]---(4),]]>其中[Is]是施加給勻場60的勻場電流向量。向量[Is]的零元表示相應(yīng)的勻場未被供能并且因此對幅值偏移Δ|B0|沒有貢獻。系數(shù)向量[1Ks]是勻場60的被校準系數(shù)的第零階系數(shù)向量，并描述由每個勻場60產(chǎn)生的直接B0項。系數(shù)向量[2Ks]是勻場線圈60的被校準系數(shù)的第一階麥克斯韋項系數(shù)向量，其描述由每個勻場線圈60產(chǎn)生的第一麥克斯韋項作用。向量[Is2]是包含施加給勻場60的勻場電流的勻場電流平方值的向量。此外，向量[Is2]中的零元表示相應(yīng)的勻場未被供能并且因此對于幅值偏移Δ|B0|沒有貢獻。相似地，系數(shù)向量[4Ks]...[2nKs]代表第2到第n階的麥克斯韋項系數(shù)，并且向量[Is4]...[Is2n]代表勻場電流值升到指定功率的向量。
麥克斯韋系數(shù)向量[″Ks]被存儲在麥克斯韋系數(shù)向量存儲器74中。在一個實施例中，這些系數(shù)通過測量在每個勻場被分別施加一個或幾個勻場電流電平下的磁場偏移Δ|B0|而被校準。對那個勻場線圈的麥克斯韋系數(shù)向量[″Ks]元通過使用具有除對應(yīng)于被供能勻場的元之外的零元的[Isn]向量的公式(4)最優(yōu)化那個勻場線圈的系數(shù)而被校準。這種校準假設(shè)當兩個或多個勻場線圈60被一起操作時單獨操作的勻場線圈的幅值偏移加和地合并，這是便利的簡化假定。
有利地，一旦對勻場線圈60校準了麥克斯韋系數(shù)[″Ks]，對基本上任何所選勻場電流組合的主B0磁場的幅值偏移就可以通過使用所選的勻場電流作為輸入值求公式(4)的值而被計算先驗值，即使該組合不同于那些校準中使用的組合。公式(4)提供的經(jīng)驗函數(shù)關(guān)系與典型地存儲在校準表72中的離散值相比是關(guān)于勻場電流的連續(xù)函數(shù)，并且因此潛在計算的漸進數(shù)值內(nèi)插法通常不被采用。
代替麥克斯韋系數(shù)[″Ks]的經(jīng)驗校準，這些系數(shù)可以從基于勻場線圈60的幾何形狀的基本原理計算得到。這樣的基本原理計算被執(zhí)行，例如使用對各種模擬勻場電流的線圈幾何形狀的有限元模型并使系數(shù)與模擬結(jié)果保持一致。
由幅值偏移處理器70計算的主B0磁場的幅值偏移Δ|B0|被用來在給所選的一個或多個勻場線圈60供能過程中執(zhí)行修正以做主B0磁場所確定的幅值偏移的修正。在一個實施例中，由幅值偏移處理器70計算的幅值偏移Δ|B0|通過操作D.C.勻場控制器80給D.C.勻場線圈82供能而被補償。D.C.勻場線圈82是零階勻場線圈，其在被供能時在孔腔14內(nèi)產(chǎn)生空間均勻的磁場。D.C勻場控制器80以所選的反向勻場電流給D.C.勻場82供能并基本上抵消幅值偏移Δ|B0|(假設(shè)為正幅值偏移)。D.C.勻場82抵消正幅值偏移Δ|B0|以保持主B0磁場為一恒值，即使當操作一個或多個勻場60時。
在另一個實施例中，幅值偏移處理器70輸出相當于主B0磁場的幅值偏移Δ|B0|的磁共振頻率偏移Δfres。如公式(1)所示，磁共振頻率偏移Δfres等于幅值偏移Δ|B0|，除了換算旋磁比因數(shù)γ之外。由幅值偏移處理器70輸出的磁共振頻率偏移Δfres被用作控制信號(由附圖1中的虛連接箭頭表示)來控制包括射頻發(fā)送器44和射頻接收器46的射頻收發(fā)器44、46以確保它們以對應(yīng)于包括幅值偏移Δ|B0|的主B0磁場的磁共振頻率運行。換句話說，參考附圖2，發(fā)送器44的中心頻率被調(diào)整到被勻場的頻率fs?？梢栽诮邮掌?6中進行類似的調(diào)整。
上面描述的任一幅值偏移校正實施例或它們的等價物可以被采用以在相對頻繁的基礎(chǔ)上方便調(diào)整勻場。例如，可以對每一個患者進行勻場調(diào)整，以解決每個患者的不同磁化率特性。此外，任一所描述的幅值偏移校正實施例或它們的等價物便于在成像過程中進行動態(tài)勻場調(diào)整，其中在單個患者的成像期間在局部的、每個片層或其它基礎(chǔ)上進行勻場調(diào)整。
參考附圖4，成像體積V包圍成像物體16的頭部和軀干。成像物體16使未勻場調(diào)整的主B0磁場在整個成像體積V上以空間非均勻性的方式變形。在附圖4中，這種變形通過繪制未勻場調(diào)整的平均主B0磁場|B(z)|被以圖解方式表示，其在每個軸向片層上平均，作為z方向上軸向片層位置的函數(shù)。盡管繪出了z方向上的變化，但可以意識到主B0磁場同樣在橫向x和y方向上也會被變形。整個成像體積V可以作為一個單元被勻場調(diào)整，但是在大體積V上呈現(xiàn)空間均勻性的效果會很困難的。
在附圖4所示的動態(tài)勻場調(diào)整方法中，成像體積V沿z方向被分成四個區(qū)域R1、R2、R3、R4。一些區(qū)域比其它區(qū)域顯示出更多的磁場變化。在所述的示例中，區(qū)域R3、R4比區(qū)域R1、R2具有更多的磁場變化。每個區(qū)域R1、R2、R3、R4被分別勻場調(diào)整。也就是，對每個區(qū)域，一個或多個勻場電流被選擇以基本上降低那個區(qū)域中主B0磁場的非均勻性。因為勻場調(diào)整集中在更小的區(qū)域，因此可以對每個區(qū)域執(zhí)行更精確的勻場調(diào)整。當區(qū)域R1被成像時，用來勻場調(diào)整那個區(qū)域的所選勻場電流被采用。當區(qū)域R2被成像時，用來勻場調(diào)整那個區(qū)域的所選勻場電流被采用。當區(qū)域R3被成像時，用來勻場調(diào)整那個區(qū)域的所選勻場電流被采用。當區(qū)域R4被成像時，用來勻場調(diào)整那個區(qū)域的所選勻場電流被采用。
附圖4還圖解地繪出了在每個軸向片層上在那個片層成像過程中進行平均的勻場調(diào)整的平均主B0磁場|B(z)|。勻場調(diào)整的平均主B0磁場在每個區(qū)域基本上是均勻的，但是顯示幅值偏移Δ|B0|，其在附圖4中未被校正。勻場調(diào)整的平均主B0磁場|B(z)|的曲線不包括可選的由D.C.勻場線圈82進行的補償。因為每個區(qū)域R1、R2、R3、R4通常采用不同的所選勻場電流成像，因此四個區(qū)域中的每一個區(qū)域的幅值偏移Δ|B0|的大小不同。在所述的示例中，在勻場調(diào)整之前在區(qū)域R3、R4的成像過程中采用更大的勻場電流以補償那些區(qū)域中相對較大的磁場非均勻性；反之，在顯示較小的場非均勻性的區(qū)域R1、R2的成像過程中采用更小的勻場電流。因此，區(qū)域R3、R4中勻場調(diào)整的主B0磁場與區(qū)域R1、R2相比具有更大的幅值偏移Δ|B0|。通過使用幅值偏移處理器70來計算適于對每個相應(yīng)區(qū)域R1、R2、R3、R4勻場調(diào)整所采用的每個所選勻場電流組合的幅值偏移Δ|B0|，在動態(tài)勻場調(diào)整成像過程中變化的幅值偏移Δ|B0|被補償。
盡管附圖4示出了四個區(qū)域，每個包括多個片層，但是可以意識到動態(tài)勻場調(diào)整技術(shù)可以被應(yīng)用到其它子體積。例如，動態(tài)勻場調(diào)整可以被應(yīng)用每個片層基礎(chǔ)上，其中在對那個片層成像之前對每個軸向片層選擇勻場電流。
在這之前所述的實施例中，勻場電流被選擇來降低成像區(qū)域內(nèi)主B0磁場|的非均勻性。一旦勻場電流被選擇，由那些所選勻場電流產(chǎn)生的幅值偏移Δ|B0|被計算，并且對那計算得到的幅值偏移Δ|B0|的校正被執(zhí)行。選擇勻場電流、計算幅值偏移和校正的過程被分別執(zhí)行。
但是，在其它預(yù)期的實施例中，選擇勻場電流、計算Δ|B0|和校正的過程被部分地或全部地集成到一起。例如，通過優(yōu)化包括場均勻性分量和幅值偏移分量Δ|B0|的品質(zhì)因數(shù)(figure of merit)確定勻場電流。在這個實施例中，通過最小化或最大化品質(zhì)因數(shù)，包括用于勻場線圈60和D.C.勻場線圈82的勻場電流的勻場電流被同時優(yōu)化，由此同時執(zhí)行勻場電流的選擇和幅值偏移Δ|B0|的校正計算。
勻場調(diào)整影響體積，并且對體積進行共振頻率的測量，這些體積典型地顯示出空間相關(guān)性。在一個實施例中偏移被測量作為對預(yù)定體積例如位于磁體中心的直徑為20厘米的參考球體的平均。其它預(yù)期實施例可以包括體積限定例如(i)隨后計劃成像區(qū)域的范圍，(ii)指定成像體積的中心區(qū)域的一些部分，(iii)物體被成像的身體范圍，也許限制在更大的指定體積內(nèi)，(iv)根據(jù)感興趣的人體解剖限定的典型體積，或(v)明確由執(zhí)行MRI過程的操作者限定的區(qū)域。許多其它限定是可能的。
此外，由被供能勻場引起的共振頻率偏移的確定可以任意一些方式結(jié)合體積的選擇。對一個或多個預(yù)定體積的磁場偏移或偏移系數(shù)可以被限定。偏移可以被賦予空間相關(guān)性的特征，例如通過擬合多項式或其它空間函數(shù)。例如，這種多項式可以是球諧函數(shù)(sphericalharmonics)，或者它們可以擬合每個勻場線圈各自的麥克斯韋項的空間分布?？梢栽陔x散映射表中的一些點的每個上確定偏移或偏移系數(shù)，并作為體積表示存儲。
為了說明的目的，現(xiàn)在進一步描述麥克斯韋項計算的具體實施例。利用磁場的球諧函數(shù)展開式，主磁體線圈20可以被主要利用來產(chǎn)生Bz的第零階球諧函數(shù)，磁場梯度線圈30可以被利用來產(chǎn)生或校正Bz的第一階球諧函數(shù)項，磁勻場線圈60可以被利用來產(chǎn)生或校正Bz的第二階球諧函數(shù)項。這些第二階勻場可以指例如(x2-y2)，xy，xz，yz和z2。每一個這些勻場的空間相關(guān)性匹配它的名稱，除了被稱為z2的勻場之外，其產(chǎn)生具有Bz＝(z2-0.5*(x2+y2))的空間相關(guān)性函數(shù)的場。對于每個這些第二階勻場，相應(yīng)的橫向場可以被確定。對于每個勻場的橫向場Bx和By被約束到一族解，這是由于磁場必須滿足麥克斯韋公式。在Bx和By函數(shù)的可能選擇上存在一些自由。
在勻場線圈被機械地建立在圓柱形表面上的實施例中，一些對稱性可以被結(jié)合到解中。通過將這些對稱限制施加到候選的橫向場Bx和By函數(shù)，每個函數(shù)的空間相關(guān)性被確定。對于(x2-y2)勻場，這些對稱限制下的解為Bx＝2xz和By＝-2yz。對于xy勻場，這些對稱限制下的解為Bx＝2yz和By＝2xz。對于z2的勻場，這些對稱限制下的解為Bx＝-xz和By＝-yz?？梢詫ζ渌诙A勻場執(zhí)行類似的確定。
在一個實施例中，通過利用公式(2)和對體積積分，計算對任一給定勻場線圈中的勻場電流的總幅值B偏移。然后平方根函數(shù)的冪級數(shù)展開產(chǎn)生勻場電流的冪的系數(shù)。只有偶數(shù)冪會產(chǎn)生非零系數(shù)。
在另一個實施例中，對每個勻場的向量場B＝(Bx，By，Bz)與Bz分量所期望的設(shè)定成比例換算。所有換算勻場的向量被相加。向量和的幅值被確定為位置x、y和z的函數(shù)。合成函數(shù)對感興趣的體積積分以給出一個最終的偏移B幅值。
對于連續(xù)更高階勻場的在前實施例的擴展是直截了當?shù)?，并且基于前面關(guān)于第二階勻場的描述，可以容易地由本領(lǐng)域的技術(shù)人員執(zhí)行。
可以意識到，用來對勻場引起的偏差的共振頻率的校正可以是有用的而不管最初導(dǎo)致頻率改變的機構(gòu)。因此，所觀察到的頻率偏移可能是由其它機構(gòu)引起，除了上面描述的麥克斯韋項之外。由靜電力或者電阻性勻場線圈中與電流相關(guān)的熱效應(yīng)引起的機械偏差是其它可能引起頻率變化的機構(gòu)例子。這些和其它機構(gòu)可能顯示出相同的基本函數(shù)相關(guān)性，即使它們可能在強度上很大程度上不同于預(yù)定麥克斯韋項的效應(yīng)。例如，給特定球諧函數(shù)的勻場線圈供能可能在其它磁結(jié)構(gòu)中引起微小的幾何偏差，接著引起基本上與勻場電流的平方成比例的頻率偏移。利用前述校準裝置和方法以及它們的直接變型可以容易地執(zhí)行對這種經(jīng)驗觀察到的磁場非均勻性的校正，這樣前述的校準裝置和方法可以容易地適于校正在不確定主要原因的情況下觀察到或測量出的經(jīng)驗觀察到的磁場非均勻性。
已結(jié)合優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明。顯而易見地，在閱讀和理解前面詳細的描述上可以產(chǎn)生變型和變化?？梢砸庾R到，本發(fā)明包括所有這種變型和變化，只要它們落在附加權(quán)利要求書或其等價物的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種磁共振成像方法，包括確定主B0磁場響應(yīng)于以所選的勻場電流給一個或多個勻場線圈(60)供能的幅值偏移；以該所選的勻場電流給該一個或多個勻場線圈(60)供能；和在供能過程中執(zhí)行校正以對該確定的主B0磁場的幅值偏移進行校正。
2.如權(quán)利要求1所述的磁共振成像方法，其中校正的執(zhí)行包括調(diào)整射頻接收器和發(fā)送器組件(44，46)的中心頻率到相應(yīng)于包括該確定幅值偏移的B0磁場的磁共振頻率。
3.如權(quán)利要求1所述的磁共振成像方法，其中校正的執(zhí)行包括以D.C.勻場電流給D.C.勻場線圈(82)供能，用來有效地抵消該確定的主B0磁場的幅值偏移。
4.如權(quán)利要求1所述的磁共振成像方法，其中校正的執(zhí)行包括給一個或多個梯度線圈(30)供能以對該確定的主B0磁場的幅值偏移的一個或多個第一階球諧函數(shù)項進行校正。
5.如權(quán)利要求1所述的磁共振成像方法，其中確定幅值偏移包括計算由以所選的勻場電流給該一個或多個勻場線圈(60)供能而產(chǎn)生的磁場的一個或多個麥克斯韋項；和基于該計算的一個或多個麥克斯韋項，確定主B0磁場的幅值偏移。
6.如權(quán)利要求1所述的磁共振成像方法，其中確定幅值偏移包括對于每一個該一個或多個勻場線圈(60)，確定由以相應(yīng)的所選勻場電流給那個勻場線圈供能而產(chǎn)生的磁場的一個或多個麥克斯韋項系數(shù)；對于每一個該一個或多個勻場線圈(60)，通過(i)將那個線圈的每個麥克斯韋項系數(shù)乘以增加到相應(yīng)的平均功率的電流而獲得相應(yīng)于那個線圈的該一個或多個麥克斯韋項系數(shù)的一個或多個麥克斯韋項和(ii)將該麥克斯韋項相加而確定那個線圈的幅值偏移貢獻。
7.如權(quán)利要求6所述的磁共振成像方法，其中該一個或多個勻場線圈(60)包括多個勻場線圈，并且確定幅值偏移進一步包括加和地合并該多個線圈(60)的幅值偏移貢獻以確定主B0磁場的幅值偏移。
8.如權(quán)利要求6所述的磁共振成像方法，其中確定一個或多個麥克斯韋項系數(shù)包括以下之一基于線圈的幾何形狀，計算麥克斯韋項系數(shù)，和將以參考電流給勻場線圈供能產(chǎn)生的磁場擬合成一表達式，該表達式包括由相應(yīng)一個或多個麥克斯韋項系數(shù)參數(shù)化的一個或多個麥克斯韋項的和，所述的麥克斯韋項系數(shù)被存儲并隨后在確定那個線圈的幅值偏移貢獻的過程中被調(diào)用。
9.如權(quán)利要求1所述的磁共振成像方法，其中該一個或多個勻場線圈(60)包括多個勻場線圈，并且確定幅值偏移包括對于每個線圈，確定勻場電流和那個線圈的偏移貢獻之間的函數(shù)關(guān)系；將所選的勻場電流輸入到該函數(shù)關(guān)系中以確定對應(yīng)于所選勻場電流的偏移貢獻；和合并對應(yīng)于多個線圈的所選勻場電流的偏移貢獻以確定幅值偏移。
10.如權(quán)利要求9所述的磁共振成像方法，其中合并偏移貢獻包括以向量形式確定每個勻場線圈的偏移貢獻；加和地合并每個勻場線圈的偏移組成貢獻；和確定相應(yīng)于該多個線圈(60)的所選勻場電流的的向量偏移貢獻的幅值。
11.如權(quán)利要求1所述的磁共振成像方法，進一步包括通過優(yōu)化包括勻場線圈(60)的勻場電流和D.C.勻場線圈(82)的勻場電流的品質(zhì)因數(shù)選擇所選的勻場電流，其中執(zhí)行校正包括以通過優(yōu)化品質(zhì)因數(shù)而獲得的優(yōu)化的勻場電流給D.C.勻場線圈(82)供能。
12.如權(quán)利要求1所述的磁共振成像方法，進一步包括動態(tài)選擇勻場電流以在磁共振成像期間動態(tài)地勻場調(diào)整主B0磁場，對勻場電流的每一次選擇重復(fù)確定幅值偏移、供能和執(zhí)行校正。
13.如權(quán)利要求1所述的磁共振成像方法，進一步包括執(zhí)行成像物體的多片層磁共振成像；和對于每一片層，選擇該一個或多個勻場線圈(60)的勻場電流以對那個片層動態(tài)地勻場調(diào)整主B0磁場，為對那個片層成像，執(zhí)行確定幅值偏移、供能和執(zhí)行校正。
14.如權(quán)利要求1所述的磁共振成像方法，進一步包括將被成像區(qū)域分成多個成像區(qū)域；對于每一個成像區(qū)域，確定所選的勻場電流以有效地勻場調(diào)整那個成像區(qū)域中的主B0磁場，對每個成像區(qū)域?qū)λx的勻場電流分別執(zhí)行對響應(yīng)于以所選勻場電流給一個或多個勻場線圈(60)供能的幅值偏移的確定以有效地勻場調(diào)整那個成像區(qū)域中的主B0磁場；和采集每個成像區(qū)域的成像數(shù)據(jù)，其中(i)供能被作為成像的一部分執(zhí)行并使用所選的勻場電流有效地勻場調(diào)整被成像的成像區(qū)域中的主B0磁場，和(ii)校正的執(zhí)行相對于為那個被成像區(qū)域所確定的幅值偏移而執(zhí)行。
15.一種磁共振成像設(shè)備，包括用來產(chǎn)生主B0磁場的裝置(20)；用來勻場調(diào)整主B0磁場的一個或多個勻場線圈(60)；用來確定主B0磁場響應(yīng)于以所選勻場電流給一個或多個勻場線圈(60)供能的幅值偏移的裝置(70)；用來以所選勻場電流給該一個和多個勻場線圈(60)供能的裝置(64)；和用來在供能期間執(zhí)行校正以對所確定的主B0磁場的幅值偏移進行校正的裝置(44，80，82)。
16.如權(quán)利要求15所述的磁共振成像設(shè)備，其中用來確定幅值偏移的裝置(70)包括一處理器，其執(zhí)行的處理包括確定每一個勻場線圈的一個或多個麥克斯韋項系數(shù)；基于勻場線圈函數(shù)計算由每個線圈產(chǎn)生的主B0磁場的幅值偏移，所述函數(shù)具有的函數(shù)參數(shù)包括那個線圈的一個或多個麥克斯韋項系數(shù)和那個線圈的所選勻場電流，；和合并每個線圈產(chǎn)生的主B0磁場的幅值偏移。
17.如權(quán)利要求15所述的磁共振成像設(shè)備，其中校正執(zhí)行裝置(44，80，82)包括至少以下之一用來激發(fā)第零階勻場線圈(82)以調(diào)整主B0磁場的幅值的裝置(80)；和用來偏移共振激發(fā)頻率的裝置(44)。
18.一種磁共振成像掃描儀，包括用來產(chǎn)生主B0磁場的主磁體(20)；以所選的勻場電流選擇性地勻場調(diào)整主B0磁場的一個或多個勻場線圈(60)；和執(zhí)行包括確定主B0磁場響應(yīng)于所選的勻場的幅值偏移的處理的處理器(70)。
19.如權(quán)利要求18所述的磁共振成像掃描儀，進一步包括第零階勻場線圈(82)，選擇性地被供能以抵消所確定的主B0磁場響應(yīng)于所選勻場的幅值偏移。
20.如權(quán)利要求18所述的磁共振成像掃描儀，進一步包括可調(diào)射頻收發(fā)器(44，46)，用來產(chǎn)生射頻信號并檢測響應(yīng)于所產(chǎn)生的射頻信號而產(chǎn)生的磁共振信號；其中由處理器(70)執(zhí)行的處理進一步包括計算對應(yīng)于包括所確定的幅值偏移的主B0磁場的磁共振頻率，可調(diào)射頻收發(fā)器(44，46)被調(diào)到計算的磁共振頻率。
全文摘要
一種磁共振成像方法，包括確定主B
文檔編號G01R33/54GK1934458SQ200580008417
公開日2007年3月21日 申請日期2005年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月17日
發(fā)明者W·R·丹尼爾斯, D·L·?？怂_爾, G·D·德米斯特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司