[发明专利]用于确定磁共振装置的主磁铁的设计的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定带有至少一个梯度线圈系统的磁共振装置的 主磁铁的设计的方法。

背景技术

在用于建立物体内部结构的图像拍摄的磁共振装置中，为主磁场叠加 梯度磁场系统以便对图像信息进行位置编码。为此，在用于生成磁场的梯 度线圈内在最短的时间内建立且再次去除高电流。通过梯度线圈在主磁铁 的强磁场内的快速通断，梯度线圈的导体受到强的力。

作用在磁场中的电荷上的洛仑兹力相加为大的净力。因此而作用在梯 度线圈上的力产生了梯度线圈系统的振动。该振动自身又可能导致噪声， 以及图像伪影和在由超导线圈形成的磁铁的结构或者致冷器内结构内的涡 流损失，其结果是蒸发了用于生成低温的氦。

因此，在梯度线圈系统的设计中已尝试如果梯度线圈位于主磁铁磁场 内则对作用在此系统上的净力的最小化作为待考虑的附加的条件。该附加 的限制以及强制条件导致在对于梯度线圈系统决定性的以及使其可能的规 格上的折衷。例如，必须在线性度、上升时间、梯度幅值和散射场中给出 折衷。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于对此给出改进的方法。

为了解决该技术问题，在根据本发明的前述类型的方法中建议，在确 定主磁铁的设计时考虑由于梯度线圈系统在主磁铁的场中的通断过程而作 用在至少一个梯度线圈系统上的并可能导致梯度线圈系统振动的力。

因此，为了进行设计(必要时另外地)考虑由于位于主磁铁的场中的 梯度线圈系统的通断过程而作用在梯度线圈系统上的力。

这意味着，使用根据本发明的方法在磁共振装置的主磁铁的设计开始 阶段即考虑到在梯度线圈系统的通断过程中由于主磁铁的强磁场的存在而 作用在梯度线圈系统上的力。通过将主磁铁磁场内的梯度线圈系统的梯度 线圈的力和因其导致的振动包括在主磁铁设计中，可有效地最小化噪声以 及由于振动或震动所导致的图像伪影和涡流损失。

因此，与当前情况不同，不再要求在规定梯度线圈时满足所描述的关 于作用力的折衷，而是在主磁铁的设计阶段已考虑到振动的产生，例如关 于由主磁铁磁场所激励的共振模式，使得可以总体上为带有主磁铁和梯度 线圈的磁共振装置的整个系统选择更有利的设计。因此，主动地处理了共 振模式以及由于通断过程而形成的作用在梯度线圈结构上的力。主磁铁的 设计，也就是说磁铁构造以及绕组包的布置因此被优化，使得作用在梯度 线圈系统上的力不过大。因此，可以更好地实现关于整个磁共振系统的希 望的规格。

可以通过确定梯度线圈系统的或至少一个梯度线圈系统的振动模式来 考虑作用在梯度线圈系统上的力。已知的磁共振装置具有在x、y和z方向 上的梯度线圈系统。为优化主磁铁设计，有意义的是考虑作用在所有这些 系统上的力。不过，必要时也可以提供对于特定的子系统的优化。通过对 于该梯度线圈系统或多个梯度线圈系统计算振动模式来考虑作用力。这通 过对于梯度线圈的机械系统求解可描述线圈的振动方程来进行。

根据本发明，合适的是，将振动模式确定为至少一个梯度线圈系统的 机械固有模式(Eigenmode)的线性组合。因此描述了一个以及多个或全部 的梯度线圈系统的固有模式的多重的总和，以便表达振动模式。

通过对于至少一个梯度线圈系统进行模式分析来确定固有模式并且必 要时确定其所属的本征频率。这意味着，对于机械系统求解如下形式的方 程组：

M·u··+K·u+D·u·=0]]>

在该振动方程中，M是质量矩阵，K是刚度矩阵，且D是阻尼矩阵。 偏移幅值通过u描述。所述的方程具有如下形式的解：

u(x，t)＝exp(iωt)·φ(x)