专利名称：带有梯度线圈和导电结构的磁共振设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磁共振设备。
背景技术：
磁共振技术是一项用于获取待检查物体体内图像的公知技术。对此，在一台磁共振设备中由一基本磁铁产生的静态基本场与快速接通的、由一梯度线圈系统产生的梯度磁场相叠加。此外，该磁共振设备具有一个高频系统，该高频系统向待检查物体发射用来激发磁共振信号的高频信号和接收被激发的、作为磁共振图像基础的磁共振信号。
为产生梯度磁场，调节梯度线圈系统的梯度线圈中相应的电流。在这种情况下，所要求电流的范围直到数百A。电流上升速率或下降速率直到数百kA/s。由于梯度线圈系统通常被导电结构环绕，在这些导电结构中由接通的梯度场感应生成涡流。例如真空容器和/或超导基本场磁铁的冷却护板、如由铜膜制成的高频屏蔽以及高频系统的天线就是这种导电结构。这种由涡流产生的场是不希望的，因为在没有相对控制措施下它削弱了梯度场，并在其时间过程上形成失真，这会影响磁共振图像的质量。
由于涡流而引起的梯度场的失真可以在一定程度上通过相应地对该梯度场控制量进行预失真来加以补偿。为进行补偿，在这里对控制量这样滤波，使得在该梯度线圈未进行预失真运行时出现的涡流场通过预失真来抵消。为进行滤波可安装一滤波网络，其大小通过时间常数和系数来确定，这例如可用与德国专利说明书DE 198 59 501 C1相应的方法来确定。
此外，通过使用一个主动屏蔽的梯度线圈系统，可以减小由于流过电流而在一个可预先给定的包络面(例如行进通过超导基本磁铁的80k冷却护板的内圆柱形外壳的包络面)上感应的涡流。在这种情况下，一个配属于梯度线圈的次级线圈通常具有一个比梯度线圈少的匝数，且这样与梯度线圈相串联，使次级线圈流过的电流与梯度线圈相等，但方向相反。这样，次级线圈减弱了对成像体积内的梯度场的影响。一个带有用于减小在可预定包络面上梯度场的相应次级线圈的梯度线圈例如在英国专利申请公开说明书GB 2 180 943 A中作了描述。
此外，在德国专利申请公开说明书DE 34 11 222 A1中描述了一种磁共振设备，它包括三个用来产生梯度场的梯度线圈以及至少另一个可独立于梯度线圈运行的、用于产生一个沿基本磁场走向的磁场的线圈装置。在此，该另一个线圈装置这样设计，使得其磁场在空间上作非线性变化，且该磁场与梯度场的叠加使磁流密度产生一个确定的随时间、空间的变化。该另一个线圈在一种方案中是这样设计的，使得磁场具有一个相应于一个二次或三次球函数的空间变化。采用另一个线圈装置尤其可避免由梯度场引起不希望的涡流效应。
最后，由德国专利申请公开说明书DE 101 56 770 A1公开了一种带有梯度线圈系统的磁共振设备，其中一个导电结构这样设置和构成，使得至少在磁共振设备的一个成像体积内部该导电结构的一个由梯度场通过感应作用引起的磁场与梯度场相类似。在这种情况下，在一种方案中至少该结构的一部分作为基本场磁铁的一个构件设计成桶壳形。这样一来，其中可优选构成没有次级线圈的梯度线圈系统，因为接通梯度场所出现的不希望的后果鉴于由该导电结构引起的磁场的相似性可通过预失真来加以控制，从而不会发生由于次级线圈而削弱梯度场。

发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种构造简单紧凑且能对影响理想梯度场的干扰场作出有效补偿的磁共振设备。
按照本发明，解决上述技术问题的磁共振设备包含有下述特征-一个用于产生梯度场的梯度线圈；-一个导电结构，-它至少部分环绕该梯度线圈，-它通过该梯度线圈中的电流变化激发产生一涡流场，其中至少该涡流场的一部分鉴于至少该梯度场的非线性部分在该磁共振设备的成像体积内部得到了补偿；-一个设计成用来产生一个在成像体积内部为非线性部分的磁场和补偿至少该梯度线圈的非线性部分的修正线圈，
-它与该梯度线圈相串联，-它设置在该梯度线圈和该导电结构之间。
这样，修正线圈因涡流场的衰减而进行补偿，确保得到一种稳定且满意的补偿而与梯度场的时间变化无关。在此，修正线圈布置在梯度线圈和导电结构之间，尤其是修正线圈尽可能靠近导电结构布置，这保证了在紧接着串联电路中的电流变化的时刻由于修正线圈在该导电结构中引起的涡流使修正线圈的磁场在成像体积内几乎完全补偿。然后随着由梯度线圈产生的涡流场的衰减，该修正线圈在成像体积中的磁场越来越显现出来，从而修正线圈的磁场通过由梯度线圈引起的涡流场的补偿作用的减小而得到补偿。涡流场和磁场的变化由于可比较的电流通过途径而具有相近的半周期，因而这样一来可以说在所有的时间能达到足够的补偿。在这种情况下，修正线圈的磁场就像一种传统的用次级线圈屏蔽的梯度线圈的情况那样不会减弱梯度场的线性部分。这也保留了提高非主动屏蔽的梯度线圈系统功率的优点。换言之，除了典型的由只是很少几匝构成的修正线圈的欧姆损失外，串联电路中的梯度线圈的电感和灵敏度保持不变。此外，由于采用串联电路，则不需要另一个独立的供修正线圈使用的可控电源。为确定修正线圈的布线公知有相应的方法，例如由德国专利申请公开说明书DE 19726 332 A1公开了一种电线圈布线的设计方法，其中借助一个最小化的满足边界条件的目标函数这样来计算该线圈表面的电流分布，使得在可预先给定的点由线圈可产生的磁场精确地或尽可能好地达到预先给定的值。
按照本说明书开始部分提到的德国专利申请公开说明书DE 101 56 770A1，梯度线圈与导电结构的配合是这样设计的，使得在紧接着梯度线圈中的电流变化之后，在那个在理想情况具有所希望的空间分布来作为严格线性梯度场的成像体积内，对由该梯度线圈的直接磁场和导电结构的涡流场合成的场进行调节。然而由于涡流场衰减，迄今通常还不能实现在所有时间得到这种空间分布。如果例如紧接着上面所提到的电流变化之后例如有一段较长的时间梯度线圈中通过的电流不变，则涡流场衰减，且由梯度线圈引起的磁场干扰起作用，因为作为梯度线圈刚才设计基础的导电结构的补偿作用不再或几乎不再存在。在一种优选的设计中，通过采用本发明的修正线圈能避免前面所述影响，其中相应于德国专利申请公开说明书DE101 56 770 A1的方案的优点完全保留。因而完全保留了下述优点提高非主动屏蔽的梯度线圈系统功率，导电结构对外部磁干扰场的屏蔽作用，以及该导电结构与主动屏蔽的梯度线圈系统中的次级线圈相比安装得与梯度线圈有较大间隔的可能性。最后该修正线圈还可十分有利地应用于结构基本上按德国专利申请公开说明书DE 101 56 770 A1设计、但例如由于导电结构几何造型的限制而未达到最佳化的磁共振设备中。


下面通过对本发明实施方式的描述进一步说明本发明的优点、特征和细节。
图1是作为本发明一种实施方式中的磁共振设备的纵剖图。
具体实施例方式
图1作为本发明的一种实施方式示出了一台磁共振设备的纵剖图，其中仅仅描述了该纵剖图右上部这四分之一部分。在此，为在一成像体积15内部产生一个尽可能均匀的静态基本磁场，该磁共振设备包括一个超导基本场磁铁，在图1中其真空容器10表示为导电结构。
在真空容器10的空腔内设置了一个梯度线圈系统20，它包括两个彼此分开的半块空心圆柱体。在此，每个半块包括有第一横向梯度线圈21的两个马鞍形分线圈、第二横向梯度线圈的另两个马鞍形分线圈和一纵向梯度线圈的一个螺线管形分线圈，其中出于清楚原因在图1中仅示出第一横向梯度线圈21。为供电将梯度线圈21与一梯度放大器29相连接。
此外，出于清楚原因在图中同样未示出一个专门构成发送高频信号和接收磁共振信号的天线系统，其可设置在该梯度线圈系统20的两个半块之间。
相应于本说明书开始提到的德国专利申请公开说明书DE 101 56 770A1的方案，梯度线圈与真空容器10的配合这样设计，使得在紧接着如梯度线圈21中的电流变化之后，在那个具有所希望的空间分布来作为严格线性梯度场的成像体积内，对由该梯度线圈21的直接磁场和真空容器10的涡流场合成的场进行调节。为此，真空容器10的空腔在中部区域基本上成桶形鼓起以转变本说明书开始部分提到的德国专利申请公开说明书DE 10156 770 A1的方案。因而，借助预失真的手段可在成像体积15内调节成一个不失真的合成场。
然而，如果紧接着上面所提到的电流变化之后例如有一段较长的时间梯度线圈21中通过的电流不变，则涡流场衰减，在成像体积15内由梯度线圈21引起的对梯度场的干扰起作用，因为作为梯度线圈21刚才设计基础的结构补偿作用不再或几乎不再存在。这种干扰则通过相应设计的、与梯度线圈21成串联的修正线圈25来补偿。在这种情况下，该修正线圈这样设计，使得该梯度线圈21的线性场部分保持不受修正线圈25的影响。为了紧接在电流变化后不受干扰，位于真空容器10和梯度线圈21之间的修正线圈25尤其设置得尽可能靠近真空容器10，因为在紧接着电流变化后由于真空容器10中的涡流使成像体积中的修正线圈25的磁场得到补偿。随着由梯度线圈21引起的涡流场的减弱，在成像体积15中该修正线圈25的磁场越来越显现出来，从而该修正线圈25的磁场通过由梯度线圈25引起涡流场的补偿作用的衰减来得到补偿。对此，该修正线圈25在一定程度上可这样设计，使得由其可产生一个相应于紧接着电流变化后该梯度线圈21在带有和没有导电结构时合成场之差的磁场。
其他梯度线圈的修正线圈可以设置在与梯度线21的修正线圈25相同的平面内。在另一种实施方式中，该修正线圈这样设置，使得其沿着导电结构的走向更为靠近。此外，对此它可以至少部分不是集成在梯度线圈系统20中。在其他的实施方式中，还可以采用其它成形的、如整体的梯度线圈系统。
权利要求
1.一种磁共振设备，包含有下述特征-一个用于产生梯度场的梯度线圈；-一个导电结构，-它至少部分环绕该梯度线圈，-它通过该梯度线圈中的电流变化激发产生一涡流场，其中至少该涡流场的一部分鉴于至少该梯度场的非线性部分在该磁共振设备的成像体积内部得到了补偿；-一个设计成用来产生一个在成像体积内部为非线性部分的磁场和补偿至少该梯度线圈的非线性部分的修正线圈，-它与该梯度线圈相串联，-它设置在该梯度线圈和该导电结构之间。
2.按照权利要求1所述的磁共振设备，其中，所述修正线圈相对于所述导电结构这样设置，使得所述磁场在电流变化后通过所述涡流场随时间衰减而进行补偿。
3.按照权利要求1或2所述的磁共振设备，其中，所述修正线圈设置在紧靠所述导电结构附近。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的磁共振设备，其中，所述梯度线圈和所述导电结构彼此这样相匹配地设计，使得在成像体积内部的涡流场与梯度场相类似。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的磁共振设备，其中，所述磁共振设备具有一个基本场磁铁，且至少该基本场磁铁的一部分构成至少所述导电结构的一部分。
6.按照权利要求5所述的磁共振设备，其中，所述基本场磁铁是一超导基本场磁铁，其真空容器构成所述导电结构。
7.按照权利要求4至6中任一项所述的磁共振设备，其中，所述结构设计成大体为桶壳形。
8.按照权利要求1至7中任一项所述的磁共振设备，其中，所述梯度线圈设置在所述磁共振设备的梯度线圈系统中。
9.按照权利要求8所述的磁共振设备，其中，至少所述修正线圈的一部分集成在所述梯度线圈系统中。
10.按照权利要求8或9所述的磁共振设备，其中，所述梯度线圈系统设计成基本为空心圆柱形。
全文摘要
本发明公开了一种磁共振设备，包含有下述特征－一个用于产生梯度场的梯度线圈；－一个导电结构，－它至少部分环绕该梯度线圈，－它通过该梯度线圈中的电流变化激发产生一涡流场，其中至少该涡流场的一部分鉴于至少该梯度场的非线性部分在该磁共振设备的成像体积内部得到了补偿；－一个设计成用来产生一个在成像体积内部为非线性部分的磁场和补偿至少该梯度线圈的非线性部分的修正线圈，－它与该梯度线圈相串联，－它设置在该梯度线圈和该导电结构之间。
文档编号G01R33/38GK1519578SQ200410003210
公开日2004年8月11日 申请日期2004年2月2日 优先权日2003年2月3日
发明者奥利弗·海德, 奥利弗 海德 申请人:西门子公司