[发明专利]声噪声降低的MRI梯度线圈组件

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种磁共振成像系统和用于所述磁共振成像系统的梯度线圈系统，并且涉及包括梯度线圈系统的磁共振成像系统，通过对梯度线圈系统进行调整和操作，将使所述梯度线圈系统生成的声噪声降至最低。就其他方面而言，本发明涉及一种降低磁共振成像系统生成的声噪声的方法和一种适于执行根据本发明的方法的步骤的计算机程序产品。

背景技术

磁梯度线圈是核磁共振成像的先决条件(P.Mansfield P.和P.G.Morris，NMR Imaging in Biomedicine，Academic Press，New York，1982)，并且磁梯度线圈还用于包括扩散研究和流动的一定范围的核磁共振应用当中。在核磁共振成像中，与和较高静磁场强度相结合的快速梯度切换相关的声噪声在最好的情况下也会带来刺激性，在最坏的情况下还可能对患者造成伤害。可以采用护耳器对成年人和儿童提供一定程度的保护。但是，对于生殖扫描而言以及在兽医应用当中，声保护存在困难，甚至是不可能的。

人们已经进行了一些尝试来改善声噪声问题。例如，通过将线圈轻轻地安装到橡胶垫上，通过提高总梯度组件的质量以及通过采用声吸收泡沫来消音的吸收技术。还有人提出了依靠在耳机中注入反相位噪声，从而产生局部无效区(null zone)的声噪声消除技术。这些方法与频率和位置相关，而且有可能导致事故，即不仅没有消除噪声，反倒使噪声幅度加倍。

文献US 5,990,680提出了一种用于主动控制由磁梯度线圈设计生成的声噪声的方法。在上述文献中描述了一种适于放置在静磁场中的在声学上受到控制的有源磁化线圈系统。所述线圈包括多个第一电导体和多个至少第二电导体。所述第一和至少第二导体通过至少一块具有预定声传输特性的材料机械耦合，并且所述第一和至少第二导体以预定距离隔开。所述线圈还包括用于向所述第一电导体供应第一交流电的第一电流供应装置和用于向所述至少第二电导体供应至少第二交流电的至少第二电流供应装置。所述第一和至少第二电流的特征在于，它们具有不同的、可变的幅度以及不同的、可变的相对相位，这些特征都是由所述材料的声学特性、其几何形状和预定距离决定的。

US 5,990,680中提出的方法和系统的缺点在于，所述第一电流供应装置和所述至少第二电流供应装置是相当复杂的电子系统，因为它们必须提供所述第一和至少第二电流，因而必须使这二者相对于彼此在幅度和相对相位上受到调整。

因此，需要一种改进的磁共振成像系统，一种改进的梯度线圈系统以及一种用于降低磁共振成像系统生成的声噪声的方法。

发明内容

就一方面而言，本发明涉及一种磁共振成像系统(MRI系统)。所述磁共振成像系统包括用于生成静磁场的装置和用于利用第一电流和第二电流生成时变梯度磁场的梯度线圈系统，其中，所述梯度线圈系统位于所述静磁场内，并且其中，所述梯度线圈系统具有多个振动模式。由于所述第一和/或所述第二电流与叠加的所述静磁场和所述梯度磁场的相互作用，将沿所述梯度线圈系统生成洛伦兹力，其中，调整所述梯度线圈系统和/或所述第一电流，从而使所述洛伦兹力与所述多个振动模式中的一个振动模式的内积的积分具有接近零的值，其中，针对所述梯度线圈系统的所有点确定所述内积，并且其中，通过对针对所有点确定的内积求和确定所述积分。

所述梯度线圈系统又被称为梯度磁体系统和梯度系统，其能够在磁共振系统中执行机械运动。所述机械运动对应于所述梯度线圈系统的振动或振荡，可以将其描述为所述梯度线圈系统的振动模式的叠加。

从连续动力学的观点来看，所述梯度线圈系统是一种连续系统，因此，所述梯度线圈系统包括多个振动模式，其中，每一模式以特定的模式形状和模式频率为表征。在下文中，还将所述模式频率称为振荡频率。例如，所述振动模式取决于所述梯度线圈系统的设计，线圈系统的材料以及所述梯度线圈系统被安装到所述磁共振成像系统上的方式。

所述梯度线圈系统的振动是在所述MRI系统工作时生成的声噪声的主要来源。所述梯度线圈系统的振动沿不同的传播路径传递到MRI系统的表面。表面速度决定着所述机械振动或者振荡到声振荡的传输，并且其由独立的传输路径的振荡的叠加构成。所述表面速度与所述表面的几何形状一起决定着所述设备生成的噪声。如果如文中所述能够避免激发所述振动模式，那么就能够降低，甚至急剧降低所述MRI系统的声输出。