[发明专利]对梯度线圈工作感应的磁场漂移进行建模的系统及方法

说明书

技术领域

本发明的实施例通常涉及MR成像，更具体而言涉及对梯度线圈工作感应的(induced)磁场和/或谐波漂移(drift)进行建模的系统及方法。

背景技术

在MRI和NMR系统中，多个线圈运送产生高强度相对均质磁场的电流。该场可被称为主场或者B₀场。当诸如人体组织的物质经受均匀磁场(极化场B₀)时，该组织中自旋(spin)的单独磁矩试图与该极化场对齐，但围绕它以其特征Larmor频率按随机顺序旋进。如果物质或组织经受在x-y平面且接近Larmor频率的磁场(激励场B₁)，则净对齐矩或“纵向磁化”M_Z可旋转或“翻倒(tip)”到x-y平面从而产生净横向磁矩M_t。在激励信号B₁结束之后通过所激励自旋放射信号，且该信号可被接收并进行处理以形成图像。

当利用这些信号来产生图像时，采用磁场梯度(G_x、G_y以及G_z)。典型地，按照其中这些梯度根据所使用特定定位方法而改变的测量周期序列对待成像区域进行扫描。将得到的所接收NMR信号集合数字化并进行处理，以便利用多种众所周知重建技术中之一来重建图像。

梯度磁场(G_x、G_y以及G_z)并不是均质的，其大小沿每个相应轴线而改变。在圆柱形磁体(magnet)系统中，产生主要场的线圈轴向对齐。典型地，在主场线圈内部将梯度线圈径向布置在管状空间中。在典型布置中，梯度线圈包括嵌入在诸如树脂的密封(potted)材料中的阻性导线。

无源匀场(passive shimming)布置通常采用垫片盘(shim tray)，这些垫片盘以平行于磁体轴线的方向容纳在梯度线圈密封材料中形成的槽(slot)内。垫片盘包括多个沿其长度的凹口(pocket)。垫片块，典型地是平坦的方形或矩形钢块，被放置在凹口内，然后将垫片板装填到梯度线圈中。

梯度线圈的操作通常涉及取决于所使用脉冲序列的一系列快速“接通-断开(on-off)”转换。已观察到梯度工作会在工作期间引起B₀场漂移和谐波漂移，结果会损害图像质量。这种梯度工作对其中大量钢垫片用于维持均质性的完全无源匀场磁体尤其有害。

由梯度线圈的工作引起的B₀漂移和谐波漂移经由不同机构与磁体系统内的各种部件具有复杂的相关性。图1示出将梯度工作与磁场漂移和谐波漂移相关的框图。第一框2表示在MR扫描序列期间出现的梯度工作。例如，梯度工作可出现在自旋回波MR序列中，其中根据脉冲序列为MR系统的梯度线圈供电，使得能够为患者或扫描对象的特定切片获得MR数据。梯度工作2能够通过多个贡献(contributing)因素6引起B₀和谐波漂移4，这些贡献因素包括热孔贡献(warm bore contribution)8、由于压力变化10的贡献以及由于MR系统中无源垫片12的贡献。B₀和谐波漂移4会导致受损的图像质量。

热孔贡献8能够由例如涡流发热(heating)14以及例如对流和传导的其它发热机构16引起。压力变化10能够由例如从梯度线圈到氦管的感应涡流的热传递引起，所述热传递增加氦管中的压力。氦管内氦的温度变化也可引起压力变化10发生改变。此外，由于涡流发热18以及其它发热机构20，无源垫片12可影响B₀和谐波漂移4。

图2是示出经由无源垫片对磁场漂移和谐波漂移的贡献的框图。由梯度线圈产生的转换电磁场22会在钢、铁或其它铁磁垫片中感应导致欧姆损耗26的涡流24，所述欧姆损耗在垫片28中引起温度升高。此外，来自热梯度表面和梯度冷却水的热传递将改变垫片温度，并由此改变垫片磁化。垫片通常沿易磁化轴线(easy axis)被主场磁化至饱和，并作为偶极子在视场(FOV：field-of-view)内对B₀场和谐波起作用。软磁材料的饱和磁化是温度相关的；因此，由垫片产生的磁场是温度相关的，并且会发生变化30。能够通过所示梯度线圈的工作进行改变的饱和磁化变化30对磁场漂移和谐波漂移32起作用。

因此，希望提供能够为MR成像和图像重建表征和补偿磁场漂移和/或谐波漂移的系统和方法。

发明内容