专利名称：核自旋断层造影的振动补偿方法
技术领域：
本发明涉及一种在核自旋断层造影中通过振动对干扰进行补偿的方法，该核自旋断层造影具有一位于低温恒温器上的用于冷却超导磁铁的冷却头和一补偿装置，该补偿装置用于修正由于冷却头的振动产生的磁场波动。
背景技术：
在US 2001/0013778 A1公开的在通过振动对干扰进行补偿的核自旋断层造影的方法中，具有一产生修正磁场的磁场修正线圈，其产生的修正磁场的振幅与磁场变化相适应，该磁场变化通过机械振动起作用，所述机械振动一般通过氦工作的冷却头触发。通过特殊的修正线圈进行补偿不仅构造费用高，而且所使用的矩形脉冲控制只能进行粗略的修正，因为它只掌握冷却头的活塞在一个方向或其它方向何时引起运动冲程。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，这样组织上述类型的方法，即，可以通过简单的结构对以冷却头为条件的磁铁振动的波动进行本质上更精确的补偿。
为了解决该技术问题，按照本发明补偿装置根据在调节时获得随时间变化的场强能级第0和/或第1级，调节合成频率及梯度电流，其中冷却头必要时的运动触发脉冲保证了与其振动的同步。
本发明第一实施方式的前提是，冷却头的运动引起可重现的场干扰，即，冷却机活塞的各冲程产生相同的振动并由此产生相同的场干扰。在这种前提下，在冷却头的活塞周期中调节时对由于磁铁的振动引起的场波动进行测量就足够了。然后，该测量用于形成合成器和梯度电流的重叠信号的修正数组。最多，由于以老化为条件的冷却头的振动特性发生变化时，才必须重复调节测量。
在本发明的第二实施方式中，不需要假设冷却头引起的振动总是相同的，只是认为，由机械振动和磁场构成的系统呈一阶近似线性并由此可以借助线性响应理论描述。在这种情况下，根据本发明，在整个NMR测量过程中，借助在低温恒温器适当位置上的力接收装置或加速度测量装置测量冷却头的振动，并通过与B0场以及能级A(1，0)，A(1，1)和B(1，1)对应的传递函数对测量信号进行变换，且用于修正合成器频率和梯度电流。其中认为，各种频率和振幅的机械振动会引起一种确定的场失真，其中传递函数是这样的函数，它反映机械振动和磁场之间的由线性响应理论可描述的相互关系。
优选的是，可以通过滤波器和延迟网络实现传递函数，其参数在调节步骤中获得。其中，分别针对合成器和三个梯度轴的参数这样变化，即借助测量探针使确定的场能级第0和第1级的干扰最小。这种优化既可以通过手动改变参数也可以经计算例如借助加速度测量装置的信号和场能级第0和第1级的时间上的变化之间的相互关系实现。
所获得的参数存储到系统中并在为控制滤波器和延迟网络进行一个NMR测量中使用。其中，延迟网络等是有意义的，因为受到在低温恒温器上接收装置或加速度传感器设置的限制，会在机械振动和所产生的磁场干扰之间出现相应改变的时间差。这当然必须由相应的延迟网络加以修正。
为了可以测量B0场和梯度场的线性场能级，在本发明的结构中，采用了一个调节测量装置，它具有四个测量探针，其中一个设置在等磁中心(Magnetisozentrum)，而其余的分别设置在梯度轴线上。各测量探针可以包括由HF线圈围住的幻象体(Phantomkoerper)。借助适当的序列，特别是稳态自由旋进序列(Steady-State-Free-Precession-Sequenz)，可以通过相位计算而测量该探针位置的磁场随时间的变化。
本发明的其它优点、特征和细节由下面描述的实施方式并参照附图给出，其中图1示出了具有由冷却头控制触发的第一补偿方法的功能示意图；图2示出了与图1结构相应的第二补偿方法方视图，其中连续测量低温恒温器的振动并用于控制；
图3示出了一说明确定场能级第0和第1级的位置的图解。
图4示出了具有多个测量线圈的调节测量装置的结构的一个例子。
具体实施例方式
根据图1的实施方式可示意性地看出磁铁1和用于冷却的冷却头2，其中没有一起示出用于压缩机或类似装置的外部供给管道。同样也自然未示出低温恒温器的绝缘壳体，因为它并不是本发明所要表示的内容。图1所示补偿方法的前提是，冷却头的运动产生可以重现的场干扰，以及因此只在活塞周期中调节时检测能级第0和第1级的场强波动随时间的变化，参照图3和4在下面对其作进一步描述。
冷却头2通过触发脉冲t将进一步新的活塞冲程的起动信号传递到控制3上，在该控制装置中存储有事先测量的用于补偿的调节数据。通过该控制，由于振动输入的场干扰这样地被抵消，即它根据在调节时获得的场强能级第0和第1级随时间的变化通过补偿所必需的符号(Vorzeichen)设置合成器频率及X梯度、Y梯度和Z梯度的梯度电流。这意味着，对合成器符号相同，而对梯度电流符号相反。只在例如由于老化冷却头的振动情况发生变化时，才必须重复调节测量。除此之外，只需要冷却头的触发脉冲。
在按照图2的实施方式中，在低温恒温器的适当位置设置一个加速度传感器4，必要时设置多个，借助其加速度传感器在整个NMR测量过程中测得冷却头或者磁铁的振动。按照已经提到的线性系统的假定，加速度传感器4的信号通过对应于B0场、A(1，0)、A(1，1)和B(1，1)能级的传递函数被变换，并用于修正合成器频率和三种梯度电流。其中，相应的传递函数通过延迟网络和滤波器5至8实现，其中滤波器和延迟网络的参数又在一个调节步骤中获得，该步骤在一定程度上反映了低温恒温器机械运动和场强第0和第1级的磁铁磁场干扰之间的相关性。
为了可以测量B0场和线性场强，必须通过在磁场中的四个空间点的探针测量场强波动。这些位置在图3中示出。在中心位置4测出其B0场变化B0(t)。在位置1、2和3与位置4的结果组合测出能级第1级(A(1，0)(t)，A(1，1)(t)和B(1，1)(t))。
图4示出了具有四个测量探针的调节测量装置的例子。这四个测量探针S1至S4位于图3所示的位置。测量值的采集同时通过四条接收信路由接收器R1至R4进行。由此，可以如上所述对B0场波动和能级第1级进行测量。
测量探针S1至S4包括一由高频线圈围住的小幻象体。借助适当的序列例如稳态自由旋进序列，通过相位计算而测量所在位置的磁场随时间的变化。
按本发明的设置，尽管冷却头是接通的，通过对由于冷却头的机械振动造成的干扰进行相当精确地补偿，在图像中极少产生伪影，其中，与现有技术的补偿技术方案相比所需要的安装费用极低，且同时对干扰有目的的补偿作用是很大的。
权利要求
1.一种在核自旋断层造影中通过振动对干扰进行补偿的方法，该核自旋断层造影具有一个位于低温恒温器上的用于冷却超导磁铁的冷却头和一个补偿装置，该补偿装置用于修正由于冷却头的振动产生的磁场波动，其特征在于，所述补偿装置根据在调节时获得的场强能级第0和/或第1级随时间的变化，设置合成器频率和/或梯度电流。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷却头的运动触发脉冲保证与其振动的同步。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在冷却头的活塞周期中调节时，对场波动进行测量，并用于形成合成器和梯度电流的重叠信号的修正数组。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在整个NMR测量过程中，借助在低温恒温器适当位置上的力接收装置测量冷却头的振动，并将测量信号通过与B0场以及能级A(1，0)，A(1，1)和B(1，1)对应的传递函数进行变换，和用于修正合成器频率和梯度电流。
5.如权利要求4的方法，其特征在于，所述传递函数通过滤波器和延迟网络实现，其参数在调节步骤中确定。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，采用具有四个测量探针的调节测量装置，这些测量探针中的一个设置在等磁中心，而其余的分别设置在梯度轴线上。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，每个测量探针包括一个由HF线圈围住的幻象体。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，借助适当的序列例如稳态自由旋进序列，通过相位计算而测量所述探测位置的磁场随时间的变化。
全文摘要
一种在核自旋断层造影中通过振动对干扰进行补偿的方法，该核自旋断层造影具有一个位于低温恒温器上的用于冷却超导磁铁的冷却头和一个补偿装置，该补偿装置用于修正由于冷却头的振动产生的磁场波动，其中，所述补偿装置根据在调节时获得场强能级第0和第1级随时间的变化，设置合成器频率及梯度电流。
文档编号G01R33/389GK1493871SQ03158468
公开日2004年5月5日 申请日期2003年5月15日 优先权日2002年5月15日
发明者乔尔格·方蒂厄斯, 沃尔克·韦森伯格, 韦森伯格, 乔尔格 方蒂厄斯 申请人:西门子公司