[发明专利]用于高性能电磁铁磁共振成像的自适应电磁铁

说明书

本发明描述一种配置导电网格元件的方法，其元件通过开关在交叉节点处相互连接。该方法包括：通过连接导电网格单元质心形状构建背景网格；在与回路之平滑模式相交的背景网格中鉴定一个单元子集；在此传导网格中确定一个单元子集，其与背景网格中单元子集相交；此在传导网格中单元子集形成一个离散化的回路模式，其表示此回路之平滑模式；在每个所述离散化的回路模式上确定电流输入节点及电流输出节点；按照此离散化的回路模式改变开关个体之通断状态；断开在每对相应电流输入节点和电流输出节点间的开关；以及通过至少一对所述电流输入节点和所述电流输出节点向导电网格提供电力，以从流过此单元的电流产生磁场分布。

技术领域：

本发明一般与磁共振成像有关。进一步说，本发明涉及利用具有主动式控制电流分布的电磁体来主动控制磁场空间分布。

背景技术：

磁共振图像(MRI)是一种众所周知的造影技术，其可用于观察不同的软组织，如脑脏、肌肉、及肾脏。组织中含有的化合物，如水分或脂肪，其特有的性质可以用来创造图像。在一个强力磁场影响之下，大量拥有核自旋角动量的原子，如水分或脂肪中所含之氢原子，此氢原子的总核磁矩矢量和会产生一个与上述磁场成一直线对准的净磁矩。这净磁矩会进一步进动于一个与磁场正比的确定频率。经由无线射频(RF)冲脉激励之后，此净磁化通过弛豫在特征时间T1内(又称T1弛豫时间)返回其平衡位置，而其信号可在此时检测。所得的MR图像是在激励后特定时点抽样中横向磁化Mxy空间分布的复值图。

主磁场在MRI中是由大型超导电磁体产生。要特别注意是确保从此磁铁产生的磁场是均匀的。不均匀性可导致信号丢失，图像失真，图像模糊和脂肪抑制不良。场非均匀性在MR光谱分析上导致线宽变大及频移。由于这些问题，在安装时要格外小心，以确保主磁铁产生非常均匀的磁场；然而，当一个主体进入磁化环境时，由于组织之间的易感性差异，会产生额外的场不均匀性。而这个问题也随着主磁场增强恶化。为了达到MRI所需严格场均匀性的要求，被动式和主动式匀场磁体也用来「微调」主场以其尽可能均匀。请参见下列例子：Romeo F.,Hoult D.I.Magnet field profiling:analysis and correcting coildesign,Magn Reson Med；1:44-65(1984)。

通常，被动式匀场磁体在是用于去除在安装时不均匀性，而主动式室温电磁体是来减轻易感性引起的场偏差。传统上，主动式匀场磁线圈包括用于一阶线性修正的梯度线圈(下面更详细讨论)，以及另一组用于产生匹配二阶球谐函数场模式的电磁铁而组成。有些高场系统包括三阶甚至四阶的匀场磁体。每个匀场线圈必须从自有的电源供电，其通常提供高达10-20A的电流。

通过使用三个室温电磁体，亦称梯度线圈，其线性变化可将MRI中的空间信息进行编码。通常，此梯度线圈是位于主磁铁「孔穴」之内。当数百安培的电流通过梯度线圈绕组时，此梯度线圈产生强度约为mT的磁场。而创建这磁场所需的电力是由昂贵的高性能功率放大器提供。

由于从梯度线圈设计标准引起的空间限制，在极端情况之下，梯度线圈磁场可包含多达50％非线性。因为这非线性导致图像翘曲，其在图像后处理中必须撤销。全身梯度系统之强度是20-50mT/m之间，而专用系统的强度是80-100mT/m，另外专用扩散系统的强度是300mT/m。梯度系统的回转率(即，它们能几快打开)大约是200T/m/s；然而，由于外周神经刺激(PNS)现象，大多数扫描仪在比此较更低回转率下运行。