[發明專利]磁體一階勻場方法

有效

• 申請號: 200910088555.5
• 申請日: 2009-07-09
• 公開（公告）號: CN101604008A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 包尚聯;何群;周堃
• 申請（專利權）人: 北京海思威科技有限公司
• 主分類號: G01R33/38
• 分類號: G01R33/38
• 代理公司: 北京市卓華知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳子英

技術領域

本發明涉及一種用于核磁共振測量(NMR)和磁共振成像(MRI)系 統中主磁體的一階有源勻場的新技術。

背景技術

磁共振成像(Magnetic?resonance?imaging，MRI)是在主磁場 對樣品的極化、射頻場對樣品的激發和梯度場對成像位置精確定位的 基礎上實現的。磁共振成像過程中測量的信號來自特定頻率的頻脈沖 和自旋核磁矩之間的共振，由于主磁場的不均勻性對自由衰減信號 (FID：Free?Induction?Decay)的共振峰寬度影響極大，而共振峰的 寬度又非常影響成像的質量，因此，所有MRI系統以及核磁共振頻譜 當中都涉及主磁場的勻場問題。

勻場技術分為有源勻場(也稱為主動勻場)和無源勻場(也稱為 被動勻場)方法。無源勻場技術用順磁性材料(例如釹鐵硼材料等) 或者鐵磁性材料等貼附在主磁體的一定部位，改善最初設計主磁體存 在的不均勻性，這種方法解決主磁場不均勻性的幅度最大，結果相對 穩定，但是不易經常調整和改變；而有源勻場用直流線圈產生的磁場 來彌補主磁場的不均勻性，通常在空間坐標互相正交的軸方向上，根 據電磁場理論設計線圈并確定其通過的電流大小，在磁場測量和成像 的空間(Field?of?View：FOV)內，對主磁場的不均勻性進行補償，這 些線圈的電流都可以用逆向優化的方法自動設定。因此，有源勻場可 以方便地在系統中所用的脈沖序列運行前后或者同時進行，可以比較 方便地用于MRI系統或者核磁共振(NMR)系統。

以MRI為例，梯度功率源和梯度線圈是一套現成的、功率強大的 直流電流功率源和直流線圈。通常用梯度線圈內的直流電流部分(稱 為直流偏置)實現勻場，這是有源勻場中最方便和最省錢的辦法，只 有當梯度功率源和梯度線圈無法滿足工作需要時，才設計獨立的有源 線圈并設定每個線圈的電流值，完成主磁場的非均勻性的進一步補 償。對其它NMR裝置來說，因為對主磁場的均勻性要求更高，因此必 須獨立設計一套線圈，每個線圈都提供單獨的直流穩流源電流的情況 下，可以滿足主動有源勻場的要求，形成更高均勻性的主磁場要求。 因此，有源的主動勻場，常常在測量或成像運行特定的脈沖序列之前， 對均勻性要求特別高的情況下，在特定的FOV范圍內實施的勻場技 術。例如譜測量、譜成像以及各種需要主磁場非常均勻的各種應用場 合。

以勻場為目的，需要在由主磁體、射頻發射脈沖線圈、勻場線圈 和/梯度線圈、射頻接收線圈等構成的硬件系統中，在FOV范圍內放 置供勻場掃描的勻場樣品。這該系統中，主磁體產生主磁場，實現對 樣品的極化，射頻發射脈沖線圈產生的射頻脈沖對樣品進行激發，梯 度線圈產生包含散相和聚相梯度脈沖形成的梯度場，射頻接收線圈接 收退激時形成的回波信號。特定頻率的發射射頻脈沖、一定幅值和脈 寬的梯度脈沖在時序上的排列構成上述勻場需要的脈沖序列，梯度線 圈和/勻場線圈中均可通入勻場直流電流用于勻場。

提供可以用于勻場的正交線圈和能夠獨立調節它們各自的電流 值的環境之后，快速地設定每個勻場線圈的直流電流值是勻場技術的 關鍵。常見的優化方法有最大信號法(signal?maximization?method)、 相位圖法(phase?mapping?method)和化學位移法(chemical?shift? imaging?method)等，目前使用較多的是最大信號法和相位圖法。

有源勻場中的最大信號法的優點是直觀，容易實現，缺點是需要 優化迭代多次才能得到最佳勻場效果，耗時長，最終結果還往往不理 想。其它方法，例如相位圖法、化學位移法等，耗時更長，往往不適 合永磁MRI系統。

發明內容

為了克服上述缺陷，本發明提供了一種用于核磁共振測量(NMR) 和磁共振成像(MRI)系統中主磁體的一階有源勻場的新方法，該方法 迭代次數少，因此計算速度快，而且適用于各種類型的主磁場的勻場， 因而具有普遍意義和價值。

本發明所采用的技術方案是：