本發(fā)明涉及磁共振成像領(lǐng)域，具體涉及一種磁共振成像系統(tǒng)及其參數(shù)確定方法。

背景技術(shù)：

1946年，美國斯坦福大學(xué)的Felix Bloch和哈佛大學(xué)的Edward Purcell通過各自獨(dú)立的研究檢測到了物質(zhì)內(nèi)核磁共振吸收現(xiàn)象，闡述了原子核自旋的存在，基于這種物理原理，核磁共振廣泛應(yīng)用于物理化學(xué)考古以及醫(yī)療領(lǐng)域?，F(xiàn)在，基于核自旋原理開發(fā)的核磁共振設(shè)備(MRI)已成為與CT、超聲等成像設(shè)備并立的最重要的醫(yī)療影像設(shè)備，廣泛應(yīng)用于人體各個(gè)部位的成像診斷。

梯度線圈是磁共振設(shè)備的核心部件之一，它的主要功能是在三維空間對(duì)磁共振信號(hào)進(jìn)行編碼，從而獲得被試的空間圖像信息。梯度線圈通常成對(duì)設(shè)置，并且電流方向相反。例如上下設(shè)置的上梯度線圈和下梯度線圈，上梯度線圈和下梯度線圈內(nèi)電流的流向相反以形成梯度磁場的梯度特性。成對(duì)設(shè)置的梯度線圈之間的空間為成像空間，待成像人體或其他物體置于該成像空間內(nèi)，利用梯度線圈所產(chǎn)生的梯度磁場進(jìn)一步獲取細(xì)節(jié)圖像信息，因此成像空間內(nèi)的梯度磁場需要滿足線性要求。

圖像重建中為了獲得樣品空間位置與核磁共振信號(hào)的頻率或相位之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，要求梯度線圈產(chǎn)生的空間場及其隨時(shí)間的變化情況是可控的。然而由于磁共振系統(tǒng)中有金屬部件的存在，在梯度波(即梯度線圈所產(chǎn)生的磁場)上升沿和下降沿的變化過程中，在其金屬內(nèi)部感應(yīng)出渦流，從而影響梯度的線性度，導(dǎo)致產(chǎn)生圖像畸變和偽影等失真現(xiàn)象，且渦流的影響使得系統(tǒng)很難縮短回波時(shí)間。而在永磁磁共振系統(tǒng)中，主磁體上下分別有2塊用于勻場的鐵極板，稱為極板，在快速變化的梯度波下會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的渦流效應(yīng)，尤其以縱向梯度場(z方向)為主。因此，為提高成像速度或者要獲得高質(zhì)量的圖像，渦流問題的解決十分關(guān)鍵。

現(xiàn)有技術(shù)中，中國發(fā)明專利CN1389177A公開了一種醫(yī)用磁共振成像系統(tǒng)及其消除渦流的裝置，在梯度線圈與極板之間設(shè)置金屬層，從而避免梯度波的快速變化使得極板上產(chǎn)生嚴(yán)重的渦流效應(yīng)。

然而，現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計(jì)中需要額外的占用磁體內(nèi)部口徑空間以放置金屬層，從而減小了被試者能使用的空間。而加大磁體設(shè)計(jì)口徑則會(huì)使得研發(fā)成本會(huì)進(jìn)一步增加，且主動(dòng)屏蔽線圈本身也會(huì)增加成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中渦流消除裝置需要額外占用被試者能使用的空間、成本較高的缺陷。

為此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種磁共振成像系統(tǒng)，包括：上磁體、下磁體，以及上勻場環(huán)、下勻場環(huán)；所述上磁體與所述下磁體正對(duì)設(shè)置；所述上勻場環(huán)設(shè)置于所述上磁體的下方；所述上勻場環(huán)內(nèi)設(shè)置有第一梯度線圈和第一主動(dòng)屏蔽線圈；所述第一主動(dòng)屏蔽線圈設(shè)置于所述第一梯度線圈的外周；所述第一主動(dòng)屏蔽線圈與所述第一梯度線圈內(nèi)電流的流向相反；所述下勻場環(huán)設(shè)置于所述下磁體的上方；所述下勻場環(huán)內(nèi)設(shè)置有第二梯度線圈和第二主動(dòng)屏蔽線圈；所述第二主動(dòng)屏蔽線圈設(shè)置于所述第二梯度線圈的外周；所述第二主動(dòng)屏蔽線圈與所述第二梯度線圈內(nèi)電流的流向相反，并且所述第二梯度線圈與所述第一梯度線圈內(nèi)電流的流向相反。

可選的，所述第一梯度線圈與所述第一主動(dòng)屏蔽線圈在同一平面內(nèi)，所述第二梯度線圈與所述第二主動(dòng)屏蔽線圈在同一平面內(nèi)。

可選的，所述上磁體和所述下磁體均為銣鐵硼磁鋼。

可選的，所述磁共振成像系統(tǒng)還包括：上蓋板、下蓋板和立柱；

所述立柱豎直設(shè)置，所述上蓋板和所述下蓋板水平設(shè)置；所述上蓋板設(shè)置于所述上磁體的上方，并與所述立柱的上端連接；所述下蓋板設(shè)置于所述下磁體的下方，并與所述立柱的下端連接。

本發(fā)明實(shí)施例還提供上述任一所述的磁共振成像系統(tǒng)的參數(shù)確定方法，包括：建立成像空間磁場分布模型；所述成像空間的磁場包括所述第一梯度線圈和所述第二梯度線圈所產(chǎn)生的梯度磁場、所述梯度磁場作用于金屬物質(zhì)時(shí)所產(chǎn)生的渦流磁場、所述第一主動(dòng)屏蔽線圈和所述第二主動(dòng)屏蔽線圈所產(chǎn)生的主動(dòng)屏蔽磁場；對(duì)所述成像空間磁場分布模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化仿真，確定當(dāng)所述渦流磁場與所述梯度磁場的比值小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)所述第一主動(dòng)屏蔽線圈和所述第二主動(dòng)屏蔽線圈的匝數(shù)取值范圍、直徑取值范圍以及電流取值范圍。

本發(fā)明實(shí)施例提供的磁共振成像系統(tǒng)，包括正對(duì)設(shè)置的上磁體和下磁體，以及上勻場環(huán)、下勻場環(huán)。上勻場環(huán)內(nèi)設(shè)置有第一梯度線圈和第一主動(dòng)屏蔽線圈，下勻場環(huán)內(nèi)設(shè)置有第二梯度線圈和第二主動(dòng)屏蔽線圈。第一梯度線圈與第二梯度線圈內(nèi)的電流流向相反，以形成梯度磁場的梯度特性；第一主動(dòng)屏蔽線圈設(shè)置于第一梯度線圈的外周，第二主動(dòng)屏蔽線圈設(shè)置于第二梯度線圈的外周，避免影響成像空間內(nèi)梯度磁場的線性特性，同時(shí)不會(huì)額外占用磁體內(nèi)部口徑空間；第一主動(dòng)屏蔽線圈與第一梯度線圈內(nèi)電流的流向相反，利用第一主動(dòng)屏蔽線圈所產(chǎn)生的磁場來抑制第一梯度磁場(即第一梯度線圈所產(chǎn)生的磁場)變化時(shí)作用于金屬物質(zhì)所產(chǎn)生的渦流磁場；第二主動(dòng)屏蔽線圈與第二梯度線圈內(nèi)電流的流向相反，利用第二主動(dòng)屏蔽線圈所產(chǎn)生的磁場來抑制第二梯度磁場(即第二線圈所產(chǎn)生的磁場)變化時(shí)作用于金屬物質(zhì)所產(chǎn)生的渦流磁場。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1A為本發(fā)明實(shí)施例1中磁共振成像系統(tǒng)的一個(gè)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1B為本發(fā)明實(shí)施例1中上勻場環(huán)內(nèi)的梯度線圈和主動(dòng)屏蔽線圈的示意圖；

圖1C為本發(fā)明實(shí)施例1中下勻場環(huán)內(nèi)的梯度線圈和主動(dòng)屏蔽線圈的示意圖；

圖1D為本發(fā)明實(shí)施例1中磁共振成像系統(tǒng)的成像空間示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2中磁共振成像系統(tǒng)的參數(shù)確定方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

此外，下面所描述的本發(fā)明不同實(shí)施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互結(jié)合。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供一種磁共振成像系統(tǒng)，如圖1A所示。該磁共振成像系統(tǒng)包括上磁體1、下磁體2，以及上勻場環(huán)3、下勻場環(huán)4。

上磁體1與下磁體2正對(duì)設(shè)置，使得成像空間內(nèi)的具有均勻的主磁場。

上勻場3環(huán)設(shè)置于上磁體1的下方。上勻場環(huán)3內(nèi)設(shè)置有第一梯度線圈和第一主動(dòng)屏蔽線圈。第一主動(dòng)屏蔽線圈設(shè)置于第一梯度線圈的外周，如圖1A中所示，上勻場環(huán)3中，“×”表示電流從紙或屏幕的前方流向紙或屏幕內(nèi)的方向，“·”表示電流從紙或屏幕內(nèi)流向紙或屏幕的前方方向。此處“前方”是指相對(duì)于紙或屏幕，觀察者所處的方向。左側(cè)的三個(gè)“·”與右側(cè)的三個(gè)“×”表示第一梯度線圈內(nèi)的電流流向，左側(cè)的兩個(gè)“×”與右側(cè)的兩個(gè)“·”表示第一主動(dòng)屏蔽線圈內(nèi)的電流流向。該圖1A中示出了第一梯度線圈和第一主動(dòng)屏蔽線圈內(nèi)電流的流向相反。

勻場環(huán)4設(shè)置于下磁體2的上方。下勻場環(huán)4內(nèi)設(shè)置有第二梯度線圈和第二主動(dòng)屏蔽線圈。第二主動(dòng)屏蔽線圈設(shè)置于第二梯度線圈的外周。如圖1A中所示，下勻場環(huán)4中，“×”表示電流從紙或屏幕的前方流向紙或屏幕內(nèi)的方向，“·”表示電流從紙或屏幕內(nèi)流向紙或屏幕的前方方向。此處“前方”是指相對(duì)于紙或屏幕，觀察者所處的方向。左側(cè)的三個(gè)“×”與右側(cè)的三個(gè)“·”表示第二梯度線圈內(nèi)的電流流向，左側(cè)的兩個(gè)“·”與右側(cè)的兩個(gè)“×”表示第二主動(dòng)屏蔽線圈內(nèi)的電流流向。該圖1A中示出了第二梯度線圈和第二主動(dòng)屏蔽線圈內(nèi)電流的流向相反，同時(shí)還示出了第二梯度線圈與第一梯度線圈內(nèi)電流的流向相反。

需要補(bǔ)充說明的是，圖1A中的第一梯度線圈和第二梯度線圈內(nèi)的電流流向僅僅是示意圖，在實(shí)際磁共振系統(tǒng)中，第一梯度線圈不僅僅是首尾相鄰的一個(gè)線圈，而是電流逆向設(shè)置的多個(gè)線圈，下面以第一梯度線圈為兩個(gè)線圈為例予以說明。

例如圖1B為上勻場環(huán)3內(nèi)的線圈示意圖，9為電流順時(shí)針流動(dòng)的梯度線圈，10為電流逆時(shí)針流動(dòng)的梯度線圈。這些上勻場環(huán)3中電流逆向設(shè)置的梯度線圈在本申請(qǐng)中通稱為第一梯度線圈。9為上勻場環(huán)3中最外圈的梯度線圈，第一屏蔽線圈8設(shè)置于該梯度線圈9的外周，且第一屏蔽線圈8內(nèi)的電流流向與梯度線圈9內(nèi)的電流流向相反，即第一屏蔽線圈8內(nèi)的電流為逆時(shí)針流向。

相應(yīng)地，圖1C所示為下勻場環(huán)4內(nèi)的線圈示意圖，12為電流逆時(shí)針流動(dòng)的梯度線圈，13為電流順時(shí)針流動(dòng)的梯度線圈。這些下勻場環(huán)4中電流逆向設(shè)置的梯度線圈在本申請(qǐng)中通稱為第二梯度線圈。12為下勻場環(huán)4中最外圈的梯度線圈，第二屏蔽線圈11設(shè)置于該梯度線圈12的外周，且第二屏蔽線圈11內(nèi)的電流流向與梯度線圈12內(nèi)的電流流向相反，即第二屏蔽線圈11內(nèi)的電流為順時(shí)針流向。

上述磁共振成像系統(tǒng)，包括正對(duì)設(shè)置的上磁體和下磁體，以及上勻場環(huán)、下勻場環(huán)。上勻場環(huán)內(nèi)設(shè)置有第一梯度線圈和第一主動(dòng)屏蔽線圈，下勻場環(huán)內(nèi)設(shè)置有第二梯度線圈和第二主動(dòng)屏蔽線圈。第一梯度線圈與第二梯度線圈內(nèi)的電流流向相反，以形成梯度磁場的梯度特性；第一主動(dòng)屏蔽線圈設(shè)置于第一梯度線圈的外周，第二主動(dòng)屏蔽線圈設(shè)置于第二梯度線圈的外周，避免影響成像空間內(nèi)梯度磁場的線性特性，同時(shí)不會(huì)額外占用磁體內(nèi)部口徑空間；第一主動(dòng)屏蔽線圈與第一梯度線圈內(nèi)電流的流向相反，利用第一主動(dòng)屏蔽線圈所產(chǎn)生的磁場來抑制第一梯度磁場(即第一梯度線圈所產(chǎn)生的磁場)變化時(shí)作用于金屬物質(zhì)所產(chǎn)生的渦流磁場；第二主動(dòng)屏蔽線圈與第二梯度線圈內(nèi)電流的流向相反，利用第二主動(dòng)屏蔽線圈所產(chǎn)生的磁場來抑制第二梯度磁場(即第二線圈所產(chǎn)生的磁場)變化時(shí)作用于金屬物質(zhì)所產(chǎn)生的渦流磁場。

作為本實(shí)施例的一種優(yōu)選實(shí)施方式，第一梯度線圈與第一主動(dòng)屏蔽線圈在同一平面內(nèi)，第二梯度線圈與第二主動(dòng)屏蔽線圈在同一平面內(nèi)。沿用上例，圖1B中組成第一梯度線圈的梯度線圈9和梯度線圈10，以及第一屏蔽線圈8在同一平面內(nèi)，位于上勻場環(huán)3中；圖1C中組成第二梯度線圈的梯度線圈12和梯度線圈13，以及第二屏蔽線圈11在同一平面內(nèi)，位于下勻場環(huán)4中。

上勻場環(huán)3與下勻場環(huán)4之間為成像空間，待成像人體或其他物體置于該成像空間內(nèi)，如圖1D所示，圖中14所示為成像空間。

優(yōu)選地，上磁體1和下磁體2均為銣鐵硼磁鋼。

作為本實(shí)施例的一種優(yōu)選實(shí)施方式，該磁共振成像系統(tǒng)還包括上蓋板5、下蓋板6和立柱7。立柱7豎直設(shè)置，上蓋板5和下蓋板6水平設(shè)置。上蓋板5設(shè)置于上磁體1的上方，并與立柱7的上端連接；下蓋板6設(shè)置于下磁體2的下方，并與立柱7的下端連接，即該上蓋板5、下蓋板6和立柱7構(gòu)成一個(gè)“C”型。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供一種實(shí)施例1所述的磁共振成像系統(tǒng)的參數(shù)確定方法，如圖2所示，包括如下步驟：

步驟S10：建立成像空間磁場分布模型；成像空間的磁場包括第一梯度線圈和第二梯度線圈所產(chǎn)生的梯度磁場、梯度磁場作用于金屬物質(zhì)時(shí)所產(chǎn)生的渦流磁場、第一主動(dòng)屏蔽線圈和第二主動(dòng)屏蔽線圈所產(chǎn)生的抑制磁場。

步驟S20：對(duì)成像空間磁場分布模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化仿真，確定當(dāng)渦流磁場與梯度磁場的比值小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)第一主動(dòng)屏蔽線圈和第二主動(dòng)屏蔽線圈的匝數(shù)取值范圍、直徑取值范圍以及電流取值范圍。近似地，渦流磁場與梯度磁場的比值可以約等于渦流電流值與梯度線圈內(nèi)的電流值的比值。

第一主動(dòng)屏蔽線圈和第二主動(dòng)屏蔽線圈的匝數(shù)、直徑以及電流大小共同決定了其所能產(chǎn)生的磁場。以渦流磁場與梯度磁場的比值為目標(biāo)，通過動(dòng)態(tài)優(yōu)化仿真，可以獲得第一主動(dòng)屏蔽線圈和第二主動(dòng)屏蔽線圈的匝數(shù)取值范圍、直徑取值范圍以及電流取值范圍。

可以先將該預(yù)設(shè)閾值設(shè)置為第一預(yù)設(shè)閾值，然后逐漸減小其值，獲取符合渦流磁場與梯度磁場的比值小于預(yù)設(shè)閾值條件的情況下，該預(yù)設(shè)閾值的最小值，從而將渦流效應(yīng)抑制到最小。

實(shí)際進(jìn)行該磁共振成像系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定時(shí)，可以根據(jù)上述第一主動(dòng)屏蔽線圈和第二主動(dòng)屏蔽線圈的匝數(shù)取值范圍、直徑取值范圍以及電流取值范圍，首先選擇合適耐流的導(dǎo)線并確定圈數(shù)，需滿足實(shí)際電流與導(dǎo)線圈數(shù)的乘積與原有優(yōu)化結(jié)果接近，且導(dǎo)體在平面內(nèi)繞圈排布時(shí)不超過最優(yōu)直徑的范圍。經(jīng)過合適的優(yōu)化，上述第一主動(dòng)屏蔽線圈和第二主動(dòng)屏蔽線圈可以將第一梯度線圈和第二梯度線圈在磁體極板上產(chǎn)生的渦流效應(yīng)控制在0.5％以內(nèi)，即，從而極大地提高梯度系統(tǒng)的性能，提高成像質(zhì)量。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。