对极化磁场的基于体模的mr场映射的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及磁共振（MR)成像系统的领域，并且具体涉及用于MR成像系统的MR磁 场映射的领域。
【背景技术】
[0002] 在磁共振（MR)成像系统中，主磁体被用于生成强静止磁场。为了执行具有良好准 确度的MR测量，要求静止磁场在感兴趣体积中是均匀的。感兴趣体积对应于MR成像系统 的检查空间并且典型地是具有大约50厘米直径的球形或椭圆空间。一般要求感兴趣体积 内的静止磁场的小于20ppm的变化。在场均匀性校正（另外被称为匀场）之前，典型的主 磁体可能具有大约500ppm的非均勾性。需要例如通过在主磁体内添加磁性材料或通过在 调节线圈中设定适当的电流的对磁场的调节。在可以做出这样的校正之前，需要对磁体里 面的磁场的准确的测量。
[0003] 确定通常为定位在磁体的中心的球形或椭圆空间的感兴趣体积里面的静止磁场 也被称为场映射。MR成像系统的这种场映射涉及在大量的位置中的对磁场的准确确定。在 用于确定静止磁场的已知方法中，在包围感兴趣体积的封闭表面上对场进行采样；如果感 兴趣体积的表面上的场是已知的，则可以在由该表面封闭的整个体积里面对所述场进行重 建。在关于主磁体的纵轴（也被称为z轴）的12-24个同心圆内执行对磁场的测量。在与 z轴成直角的平面中提供每个圆，并且在z轴周围15-30度的角距离内提供测量。
[0004] 常规测量方法采用核磁共振（NMR)磁强计或这样的磁强计的阵列。在主磁体的 静止磁场内将NMR磁强计移动到期望的采样位置，以便执行如以上指定的所要求的测量。 通过使用夹持装置来实现移动，所述夹持装置以机械的方式操作以便降低对静止磁场的影 响。
[0005] NMR磁强计和用来移动（一个或多个）NMR磁强计的夹持装置操作复杂并且昂贵。 使用NMR磁强计和夹持装置来映射MR磁场的方法是耗时而且难以执行的。因此，期望改进。
[0006] 由于静止磁场受含有主磁体的MR成像（MRI)系统被定位的位置影响，因而出现额 外的问题。因此，每次MRI系统被移动，尤其当将系统被安装在新位置时，必须验证主磁体 的均匀性。因此，NMR磁强计和夹持装置的可用性通过运输时间而被降低，并且在运输期间 存在增加的NMR磁强计和夹持装置损坏或损失的风险。每次必须执行对主磁体的维护时， 即每次校准静止磁场时，都出现相同的问题。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是促进对磁共振（MR)成像系统的主磁体的映射。
[0008] 在本发明的一方面中，所述目的是通过一种用于评估磁共振（MR)成像系统的主 磁体的磁场的方法来达到的，所述方法包括以下步骤：提供具有被定位在基体中的共振体 积的集合的体模，其中，所述基体具有根据所述MR成像系统的感兴趣体积的球形或椭圆的 形状，并且所述共振体积被定位在所述基体的圆周处；将所述体模定位在所述主磁体内； 使用所述MR成像系统来执行对所述体模的3D光谱MR测量，由此测量所述共振体积的共 振；将测得的共振分配到所述共振体积；并且基于所述共振体积的测得的共振，根据对所 述体模的所述MR测量来评估所述主磁体的所述磁场。
[0009] 所述3D光谱MR测量是指对每个测量点处的精确的共振频率的测量。执行所述 3D光谱MR测量使得可以识别各个共振体积中的每一个，并且使得获得所述共振体积中的 每一个的所述NMR共振频率。共振体积的磁共振的具体频率指示在所述共振体积的所述位 置处的所述磁场的强度。利用在所述感兴趣体积的所述圆周处已知的所述磁场，可以充分 地确定整个所述感兴趣体积内的静止磁场。通过使用相位编码梯度来获得所有空间信息。 使用仅具有相位编码梯度的测量序列，仅由梯度非线性度来确定测量结果的几何失真。在 每个独立的测量（也被称为相位编码步骤）中，采集3D采集空间（也被称为k空间）中的 点。根据3Dk空间数据，可以以数学的方式重建3D空间域中的信号。根据优选的实施例， 在规则的3D网格上对所述数据进行采样，允许通过快速傅里叶变换的所述空间域中的规 则的3D网格上的信号重建。
[0010] 测量结果的集合优选地由计算机处理，从而产生表格，将测得的场值分配到所述 共振体积的所述位置中的每个。然后，该场图还可以被处理以分析所述感兴趣体积里面的 所述场的特性并确定使所述磁体的所述场均匀所要求的校正动作。
[0011] 为了加速所述光谱MR测量，可以沿所述MR成像系统的X、y和Z方向选择分辨率 以足够识别所述共振体积。适于所述光谱MR测量的优选的分辨率含有x/y平面内的每轴 的80至200个测量样本和沿所述z方向的1至30个样本。还优选地，在x/y平面内取得 大约120x120个独立的测量样本，并且沿所述z轴取得大约10个样本。利用所述体模的已 知结构，即所述共振体积的已知位置，可以执行所述光谱测量，并且所述共振体积可以匹配 到所述3D光谱MR测量中的测得的共振。优选地，从所述体模的已知结构来导出确切位置。 因此，要求对所述感兴趣体积中的所述体模的准确放置。使用该体模，所述MR成像系统可 以直接被用于确定其主磁体的磁场。因此，所述MR成像系统本身可以用作测量设备，而不 是对磁场的常规确定所要求的单独的NMR磁强计。该测量比利用专用磁强计系统的测量便 宜得多并且更可靠。另外，如果通过所述MR成像系统本身来执行所述测量，则所述测量结 果可以直接被用于对所述MR成像系统的校准。要求利用具有所要求的x/y取向的平面来 对所述体模进行准确放置。典型地，针对每个自由度即所述x、y、z轴和三个旋转轴，要求2 至3mm的准确度。
[0012] 所提供的体模的所述基体优选地由塑料（例如聚碳酸酯）制成。所述基体可以具 有任何适合的结构。优选地，其被提供为基本上空心的主体。备选地，共振体积可以在所述 基体内互连，其中，所述共振体积限定所述基体的形状。在备选实施例中，所述基体由具有 低磁化率的另一非导电材料制成。
[0013] 在所述基体内提供所述共振体积。优选地，由所述基体内的共振介质的外壳提供 所述共振体积。共振介质是在经受静止磁场和RF场的适当的组合时生成磁共振的介质。所 述共振体积具有适于被容易地检测为单独的体积的任何大小和形状。优选地，所述共振体 积具有直径为小于一厘米的球形形状，更优选地直径为二至三毫米。所述基体可以被提供 有孔，所述孔充满所述共振介质并且之后被密封。优选地，所述共振介质是水。由于在所述 基体的圆周处提供所述共振体积，因此可以评估该圆周处的磁场。
[0014] 所述圆周磁场适合于确定整个体模即由样本体积的集合所包围的体积内的磁场。 因此，仅要求少量的共振体积。不要求所述体模的整个圆周内的共振体积。优选地，所述共 振体积均匀地分布在所述基体的圆周上并且具有相同的体积。全身MR成像系统内的典型 的感兴趣体积具有直径为大约50cm的球形形状。对于这种典型的感兴趣体积，优选地为所 述体模提供至少100个共振体积。更优选地，共振体积的数量是至少200。这实现了在没有 过度测量努力的情况下的对所述磁场的充分映射，这是因为所述测量努力随着共振体积的 数量而增加。
[0015] 根据优选的实施例，将测得的共振分配到所述共振体积的步骤包括识别所述空间 域中的测得的共振。因此，可以基于其在3D图像中出现的位置来识别所述共振体积。所述 位置的特征在于离所述z= 0平面的角和径向位置以及距离。具体而言，背向褶皱作用可 以被用于执行针对沿所述MR成像系统的纵向即沿所述z轴的不同位置中的共振体积的组 合测量。由于所述背向褶皱作用，在所述z轴的一个测量结果中可以看出不同z位置的共 振体积的测量结果。该方法与其中所述体模的体积完全在3D扫描体积内并且相位编码步 骤的数量足够大以解析所有共振体积的常规测量相反，因此避免了背向褶皱。由于所述体 模的所述共振体积的已知位置，沿所述z轴的测量的数量可以降低以加速所述测量。然而， 可以从所述测量结果获得针对所有共振体积的频率，并且可以基于降低的沿所述z轴的相 位编码步骤的数量和3D成像体积的选定的大小来完全地确定所述磁场，所述3D成像体积 的选定的大小优选地比所述体模沿z方向的范围更小。还优选地，所述体模被提供有布置 在平行平面中的所述共振体积，使得可以利用最小数量的沿z方向的相位编码步骤来测量 所有共振体积。还优选地，由于所述体积在体模内的位置，即某环的所述共振体积与不同环 的所述共振体积相比的旋转角，所述体积可以被区分。
[0016]根据优选的实施例，将测得的共振分配到所述共振体积的步骤包括针对所述3D光谱MR测量内的每个共振体积生成捕获区域。然后，该捕获区域内的所述光谱测量的频率 被用作来自对应于所述捕获区域的所述共振体积的光谱测量结果。这允许对所述光谱MR 测量的分辨率的降低，并且可以降低用于确定所述静止磁场的时间。取决于所使用的体模 的种类，可以针对每个共振体积来限定二或三维捕获区域。优选地，所述捕获区域是二维区 域，更优选地是所述MR成像系统的所述x/y平面中的区域。当所述共振体积被定位在x/y 平面中时，对所述捕获区域的所述z位置进行预定义，使得不要求沿所述z轴的捕获。沿所 述z方向的距离足够大以区分所述不同平面的共振体积。
[0017]根据优选的实施例，提供体模的步骤包括提供具有被布置在不同平面中的所述共 振体积的所述体模，所述不同平面被布置为平行于彼此。因此，所述共振体积被布置在圆环 或椭圆环中。平面中的布置促进对所述体模的制造和对所述体模在所述感兴趣体积内的放 置。可以通过将每个平面的所述共振体积放置在圆、椭圆、环形结构中来实现所述布置，其 中，所有平面的所述结构连接在一起以形成所述体模。所述平面可以被提供有每对平面之 间的恒定距离，或者所述距离针对不同对的平面可以是不同的。还优选地，所述环的位置对 应于沿 0方向的n阶高斯积分的覆盖范围（footprint)，其中，0