[发明专利]具有位置和时间上更稳定的基本磁场均匀性的层析摄影仪

说明书

技术领域

本发明一般地涉及核自旋层析摄影(同意语：磁共振层析摄影；MRT)，它们在对患者进行医学检查中得到了应用。本发明尤其涉及一种核自旋层析摄影仪，其基本磁场的均匀性通过对补偿铁片的温度控制而得以稳定和调节。

背景技术

MRT以核自旋共振物理现象为基础，并作为成像方法在医学和生物物理学领域已经成功地使用了大约15年。在这种检测方法中，物体接受一个强稳定磁场。由此使物体内原本定向杂乱的原子的核自旋得以校准。高频波将“排列好的”核自旋激励为某种振荡。这种振荡产生出MRT中的实际测量信号，这些测量信号可由适当的接收线圈接收。通过使用由梯度线圈产生的与位置相关的磁场，可以对检测物体在所有三个空间方向上的位置进行编码。这种方法允许自由选择待成像的层，以获取人体在所有方向上的断面图像。MRT作为应用于医疗诊断的断面图像方法，突出的一点首先在于它是一种通过多方面的对比能力而进行的“非侵入”检查方法。由于其出色的对软组织的显示特性，使得MRT方法远远超过计算机X射线层析摄影法(CT)。如今，MRT基于使用自旋回波序列和梯度回波序列，其在几秒数量级的测量时间内就可获得优异的图像质量。

随着MRT设备部件在技术上的不断发展，以及使用更快的成像序列，使得MRT在越来越多的医学领域中得到应用。作为最少侵入手术基础的实时成像、神经学中的功能成像、以及在心脏病学中的血流测量(Perfussionmessung)仅是其中很少的几个例子。

一种这样的MRT设备的核心部分的基本构造如图6所示。它示出了在内部产生均匀基本磁场的基本磁场磁铁1(例如一个具有主动磁场泄漏屏蔽的轴向超导空心线圈磁铁)。该超导基本磁场磁铁1在内部由处于液态氦中的超导线圈构成。该基本磁场磁铁1通常被一个由高级合金钢构成的双壳容器包围。其中装有液态氦，且部分地作为磁场线圈绕组体的内壳，通过弱导热的Gfk杆悬挂在温度为室温的外壳上。内、外壳之间为真空。

圆柱形梯度线圈2通过支撑件7同心地安装在基本磁场磁铁1内的支撑管内。该支撑管的边界为向外至外壳8、向内至内壳9。

梯度线圈2具有三个分绕组，它们分别产生与所流过的电流成正比、空间上相互垂直的梯度磁场。如图7所示，梯度线圈2包含一个x线圈3、一个y线圈4、和一个z线圈5，它们均围绕在线圈芯6上，由此有目的地产生在笛卡儿坐标系x、y和z方向上的梯度磁场。每个线圈各具有自己的电源，以便能够分别产生与脉冲序列控制器中由程序设定的振幅和时间相应的电流脉冲。所要求的电流约为250A。由于梯度开关时间应尽可能地短，要求电流增加率的数量级在250kA/s。

由于梯度线圈通常由具有导电能力的结构(如由高级合金钢制成的磁导管)所包围，因此会通过磁场脉冲在其中产生涡流电流，该涡流电流又与基本磁场相互作用，使基本磁场发生改变。

然而，在磁共振层析摄影中测量空间中基本磁场的均匀性是至关重要的。

由于磁共振频率直接依赖于磁场强度，因此在所定义的测量空间中各点的场强应该相同。这对于位置分辨率或成像是重要的，并且对于在分光镜成像中频谱的可再现性来说，必须对由测量物体的磁导率所导致的磁场畸变进行后校正。

对于基本磁场的均匀化(以下称为补偿)有三种不同的公知技术：

1.对梯度线圈2(图5、图7)中的三个相互正交的、用于产生梯度磁场及对测量空间进行编码的线圈加以补偿电流，以对一阶磁场非均匀性进行补偿。

2.在梯度线圈2内部设置另一个通电流的、正交的线圈系统，利用该系统同样可以实现基本磁场的均匀性。这些附加的校正线圈10(补偿线圈，图5)用于平衡高阶磁场不均匀性，因而构造极其复杂。

3.为了实现基本磁场均匀化，利用磁场计算程序对设置在磁导管内、即梯度线圈内或在梯度线圈与基本磁场之间的铁片11(补偿铁片)(图5)的合适的设置进行计算。对该计算的预先给定的参数是对磁场分布的预测值。在安装之后还将进行一次控制测量。这一过程需反复进行，直至得到满意的补偿结果。

第一点和第二点的技术描述了主动补偿，而第三点的技术则称作被动补偿。通常利用冷却水系统冷却补偿线圈和补偿铁片。

尽管如此，由于不同物理参数的变化该补偿状态仍会产生不同的波动，这总会导致基本磁场在时间上和位置上的不均匀性。

发明内容

因此本发明要解决的技术问题是，进一步改善MRT设备使其在运行时的基本磁场在位置和时间上具有稳定的均匀性。