磁共振線圈裝置排列系統(tǒng)和方法與流程

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及磁共振成像。更確切些說，本發(fā)明是有關(guān)一種線圈裝置排列以增加磁共振成像系統(tǒng)的信號檢測靈敏度。

背景技術(shù)：
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磁共振圖像(mri)是一種主要的醫(yī)學(xué)造影技術(shù)。mri能產(chǎn)生各軟組織的詳細(xì)圖像，如腦、肌肉、及腎臟。利用組織中含有的化合物，如水份和脂肪，其特有的性質(zhì)來創(chuàng)造圖像。在一個強力磁場影響之下，大量擁有核自旋角動量的原子，如水份和脂肪中所含之氫原子，此氫原子的總核磁矩矢量和會產(chǎn)生一個與上述磁場成一直線對準(zhǔn)的凈磁矩。這凈磁矩會進一步進動于一個與磁場正比的確定頻率。經(jīng)由無線射頻沖脈激勵之后，這凈磁化能便可提供一個可檢測之信號。

弛豫差增強之磁共振成像(dremr)，一般稱為場環(huán)性弛豫法或場循環(huán)性成像，是一種mri技術(shù)，提供可用組織對比隨施加磁場強度改變的基本機制來產(chǎn)生新穎的圖像對比。為了實現(xiàn)dremr對比度，在mr脈沖序列的特定期間部分，其主磁場是以時間函數(shù)而變化。一個場相移之電磁線圈是為執(zhí)行場變化。在dremr系統(tǒng)中用傳統(tǒng)mri線圈來正確配置磁場移動電磁鐵是為重要，因為dremr的對比機制是與所產(chǎn)生的偏移磁場強度作高度相關(guān)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一個對mri掃描系統(tǒng)和方法的創(chuàng)新系統(tǒng)和方法用以消除或減緩至少一個以上在現(xiàn)有技術(shù)中確認(rèn)的缺點。

從一方面來說，提供了一種用于磁共振成像(mri)系統(tǒng)的集成磁體設(shè)備。集成磁體設(shè)備可包括由主場相移性磁體和場相移護罩磁體所組成的場相移電磁體,其主場相移磁體則被處于比場相移護罩磁體更靠近成像體積的位置。集成磁體設(shè)備還可進一步包括能夠放置于主場相移性磁體和場相移護罩磁體之間的梯度線圈，以及至少一個可為場相移電磁鐵和梯度線圈提供機械支撐的基材層。集成磁體設(shè)備更可包括至少有一個冷卻機制。

這些方面以及隨后將呈現(xiàn)的其它方面及優(yōu)點結(jié)合在隨后將詳述的本發(fā)明的構(gòu)造和操作詳情中。參考附圖是詳情描述的一部分，其中相同的附圖編號表示其相同的部件。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)一種實施方式的相差松弛磁共振成像(dremr)系統(tǒng)的功能子系統(tǒng)的框圖；

圖2根據(jù)一種實施方式由相差松弛磁共振系統(tǒng)(圖1)掃描而成的成像體積和其對應(yīng)切片；

圖3示出t1和t2弛豫圖的示例；

圖4示出一個脈沖序列根據(jù)一實施方式示例；

圖5示出根據(jù)一種實施方式中包含著一條接收線的k空間的示意圖；

圖6示出根據(jù)一實施方式的一個集成磁鐵設(shè)備實例的理想化徑向橫截面；以及

圖7示出根據(jù)一實施方式的一個集成磁鐵設(shè)備實例的理想化縱向截面。

具體實施例

參照圖1，示于100是一個根據(jù)實踐形式例子的相差弛豫增強磁共振成像(dremr)系統(tǒng)之框圖。此磁共振圖像(mri)系統(tǒng)實踐例子只用作圖示，可以容許合各單元的變動，包括增加、減小、或改換其部件部分。傳統(tǒng)的mri系統(tǒng)是一種成像模式，其主要是利用物體中如氫原子內(nèi)質(zhì)子發(fā)出的磁共振(mr)信號來構(gòu)成圖像。在醫(yī)學(xué)mri上，一般是關(guān)注mr信號來自組織中主要含氫的成份，如水份和脂肪。dremr系統(tǒng)使用場相移性磁共振方法與傳統(tǒng)mri技術(shù)相結(jié)合，以獲得與傳統(tǒng)mri(包括分子特異性對比度)不同的對比度的圖像。

從圖1示出，此顯示的dremr系統(tǒng)100包括一個數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)105。此數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)105通?？梢园ㄒ粋€或多個輸出儀器，如顯示器，一個或多個輸入設(shè)備例如鍵盤和鼠標(biāo)，及連接到有易失和持久性組件存儲器的一個或多個處理器。此數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)105還可包括一個或多個用于執(zhí)行掃描的介面，其適應(yīng)與mri系統(tǒng)100的硬件組件作通信及數(shù)據(jù)交換。

接續(xù)圖一，此范例dremr系統(tǒng)100亦包括一個主磁力場110。該主場磁鐵110可由一個如永久的、超導(dǎo)體的、或電阻性的磁鐵去落實。其他類型的磁鐵，包括適合這dremr系統(tǒng)100使用的混合型磁鐵，現(xiàn)這可從一個技術(shù)人員實施與考慮。此主場磁鐵110可被操作而產(chǎn)生一個實質(zhì)均勻主磁場,而此磁場具有磁場強度b0以及沿主軸的方向。此主力磁場為用作產(chǎn)生一個圖像體積。其中所要求的物體中的原子核心如處于水份和脂肪中的氫質(zhì)子處于對齊磁場排列作掃描準(zhǔn)備。在某實踐過程中,如這個實踐范例中，一個與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)105溝通的主場磁鐵操縱單元115可作控制主場磁鐵110之用。

此dremr系統(tǒng)100還包括梯度線圈120對沿著主磁場的空間信息進行編碼，如三垂直梯度軸心。梯度線圈120的大小和配置可以令其產(chǎn)生一個可受控制而且均勻的線性梯度。例如，可以設(shè)計在主場磁鐵110內(nèi)的三對載運正交電流的主線圈去產(chǎn)生所期望的線性梯度磁場。

在某實施方案中，此梯度線圈120可被護罩并且可包括外層護罩線圈，其可產(chǎn)生一個反向磁場而抵消由主梯度線圈產(chǎn)生的梯度磁場，而作成一個主護罩線圈對。在這種線圈對中，其「主」線圈可負(fù)責(zé)產(chǎn)生梯度場，而其「護罩」可負(fù)責(zé)減小在某一體積外的主線圈雜散場，如成像體積。在此梯度線圈120的的主及護罩線圈可串聯(lián)連接。而且，在任何一起成護罩梯度線圈的梯度軸中，也可有于兩層線圈。此護罩梯度線圈120可減少能導(dǎo)致掃描圖像中偽影之渦流和其它干擾。由于渦流主要流過dremr系統(tǒng)100的導(dǎo)電部件，并且由梯度線圈120外部的時變磁場(又稱「邊緣場」)引起，所以減少由梯度線圈120產(chǎn)生的泄漏場可能減小干擾。因此，此主護罩線圈對之形狀與大小、導(dǎo)線之圖案與大小、及電流之幅度與圖案可以作為選擇，以促成一個在于梯度線圈120外部，而強度接近零的凈磁場。如對于圓柱形磁體，其兩個線圈可以由共同軸心定位，而對于垂直磁場磁體，其兩個線圈可以由共同軸盤定位。

護罩的一個副作用可能由格梯度線圈120的主護罩線圈對所產(chǎn)生的磁場可能在成像體積內(nèi)部分相互抵消。因此有護罩梯度線圈120比無護罩梯度線圈120需要更多的電流去形成一個具特定強度的梯度場。該效應(yīng)可以被定量為梯度效率，其可被定為由1安培的驅(qū)動電流可實現(xiàn)的梯度強度。另一個重要描述梯度線圈性能的參數(shù)是稱為梯度轉(zhuǎn)換速率,這是驅(qū)動梯度線圈從零到其最大振幅的速率。當(dāng)由相同功率的放大器驅(qū)動時，具較大電感的梯形線圈其最大可實現(xiàn)的轉(zhuǎn)換速率是較低。通常，為了將護罩梯度線圈120的效率提高到相當(dāng)于非護罩梯度線圈120的效率,其電感度必須增加。電感度的增加會降低最大可實現(xiàn)的轉(zhuǎn)換速率。護罩組構(gòu)效率之損失可取決于初級和護罩線圈之間的距離及電流密度比例。增加主護罩線圈對之間的距離可能會提高其效率。

此梯度線圈120的導(dǎo)電組件，無論護罩或非護罩，并包括主線圈及護罩線圈，可以由一個電導(dǎo)體(如銅，鋁等)而組成。當(dāng)此梯度線圈120之端子受一個電壓差施加時，其內(nèi)部電連接可使電流在預(yù)想的路徑上流動。在三個梯度軸，用于主梯度線圈和梯度護罩線圈的導(dǎo)電部件可從物理分離和/或非導(dǎo)電屏障而隔離。此主梯度繞組可以放置在非導(dǎo)電襯底上(例如g10，fr4，環(huán)氧樹脂等)。

在一些設(shè)置變動中，此梯度線圈120還可以設(shè)置熱控及機構(gòu)抽熱設(shè)備。例如，繞組部份可以留中空，而冷卻液可從此中空導(dǎo)體在此梯度線圈120中抽熱，其產(chǎn)生于如通過施加電力時在繞組的焦耳熱。其它抽熱方可或者可以使用，例如在此梯度線圈120內(nèi)放入冷卻液通道。此冷卻液通道可同梯度線圈繞組有熱接觸。此梯度線圈120也可以安裝在導(dǎo)熱但非導(dǎo)電的環(huán)氧樹脂之中，以確保機械組件的剛性和限制電擊穿的可能性。

由此梯度線圈120產(chǎn)生的磁場，齊發(fā)和/或順序，可以疊加在主磁場上，以得在成像體積內(nèi)之物體受選擇性空間激發(fā)。除了允許空間激發(fā)之外，此梯度線圈120可將空間特定的頻率與周期資料附置在成像體積內(nèi)的原子核，從而允由所得mr信號重建有用圖像。一個梯度線圈操縱單元125與其數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)105互相通信，以用來操作此梯度線圈120。

在某此dremr系統(tǒng)100之實施方案中，有可能帶有額外電磁線圈，如糾正線圈(傳統(tǒng)上但不限于產(chǎn)生二階或更高的球諧函數(shù))或一個均勻場偏置線圈或任何其他校正電磁鐵。為執(zhí)行有效的勻場過程(即糾正當(dāng)不同物體放置在系統(tǒng)之內(nèi)或周圍時引入的磁場失真)，如此糾正線圈140，具有用來提供磁場的一種電流，而令主磁場更均勻。舉例，這由此線圈產(chǎn)生的磁場可助于糾正主磁場中的不均勻性，其由于主場磁鐵110中的不完善點、或外部鐵磁物體、或由于成像基體內(nèi)物質(zhì)的磁化率差、或任何其他靜態(tài)或時變的現(xiàn)象而引起。

此dremr系統(tǒng)100還包括射頻(rf)線圈130。此rf線圈130用于建立具有強度b1的rf磁場，以其激發(fā)原子核或「旋轉(zhuǎn)」。此rf線圈130亦可檢測從被成像對象內(nèi)旋轉(zhuǎn)「弛豫」時發(fā)出的信號。因此，此rf線圈130可有分開發(fā)射和接收線圈之形式，或可有共合發(fā)射和接收線圈形式，其有發(fā)射和接收模式可用一個切換機構(gòu)切換。

此rf線圈130可實現(xiàn)為表面線圈，其通常當(dāng)為純粹接收線圈，和/或體積線圈，其可當(dāng)為接收和發(fā)送線圈。此rf線圈130能與主場磁鐵110之孔穴綜合。此外，此rf線圈130或可以設(shè)于靠近掃描對象的位置，例如頭部，其并且可具有類似這對象的形狀，例如一個緊密頭盔。一個射頻線圈操縱單元135與其數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)100互相通信，以用來操作此rf線圈130。

為按照場相轉(zhuǎn)移技術(shù)來建主對比圖像，dremr系統(tǒng)100可以在產(chǎn)生和收取mr信號的同時使用場相移電磁體140。場相轉(zhuǎn)移電磁鐵140可以調(diào)制主磁場的強度。因此，場相轉(zhuǎn)移電磁體140可以通過產(chǎn)生增強或擾亂主磁場的場相轉(zhuǎn)移磁場來作為主場磁鐵110的輔助?？梢允褂门c數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)100通信的場相轉(zhuǎn)移電磁體控制單元145來控制場相轉(zhuǎn)移電磁體140的操作。

為了減少干擾及偽影，場相轉(zhuǎn)移電磁體140可以包括類似所述護罩梯度線圈120的護罩。護罩相移電磁鐵140可具有兩個部件：一個內(nèi)部主場相轉(zhuǎn)移電磁鐵，其以產(chǎn)生場相轉(zhuǎn)移；和一個外護罩場相轉(zhuǎn)移電磁鐵，其通過減少主要場相轉(zhuǎn)移電磁鐵在一定體積(如成像體積)以外的雜散場而形成護罩。實現(xiàn)場相轉(zhuǎn)移的主要和護罩電磁鐵組合來平衡低電感(更快的回轉(zhuǎn)速率)，高效率(給定電流幅度更大的磁場強度)和低電阻(較少的加熱和隨后的冷卻需求)的競爭需求是一個復(fù)雜的電磁問題。

確實，掩護此相移電磁鐵140的一個副作用可以是護罩相移電磁鐵140的主護罩和護罩部件產(chǎn)生的磁場可以在成像體積。因此有護罩相移電磁鐵140比無護罩相移電磁鐵140需要更多的電流去形成一個具特定強度的梯度場。該效應(yīng)可以被定量為梯度效率，其可被定為由1安培的驅(qū)動電流可實現(xiàn)的梯度強度。護罩組構(gòu)效率之損失可取決于初級和護罩線圈之間的距離及電流密度比例。增加主護罩線圈對之間的距離可能會提高其效率。

此相移電磁鐵140的導(dǎo)電組件，不論有護罩或無護罩，并包括主線圈及護罩線圈，可以由一個電導(dǎo)體(如銅，鋁等)而組成。當(dāng)相移電磁鐵140之端子受一個電壓差施加時，其內(nèi)部電連接可使電流在預(yù)想的路徑上流動。此在三個梯度軸，用于主梯度線圈和梯度護罩線圈的導(dǎo)電部件可從物理分離和/或非導(dǎo)電屏障而隔離。此主梯度繞組可以放置在非導(dǎo)電襯底上(例如g10，fr4，環(huán)氧樹脂等)。

在一些設(shè)置變動中，此相移電磁鐵140還可以設(shè)置熱控及機構(gòu)抽熱設(shè)備。例如，繞組部份可以留中空，而冷卻液可從此中空導(dǎo)體在此相移電磁鐵140中抽熱，其產(chǎn)生于如通過施加電力時在繞組的焦耳熱。其它抽熱方可或者可以使用，例如在此相移電磁鐵140內(nèi)放入冷卻液通道。此冷卻液通道可同梯度線圈繞組有熱接觸。此相移電磁鐵140也可以安裝在導(dǎo)熱但非導(dǎo)電的環(huán)氧樹脂之中，以確保機械組件的剛性和限制電擊穿的可能性。

有很多不同技術(shù)可以用此dremr系統(tǒng)100來獲取圖像，包括t1與t2加權(quán)圖像。以下一個非限示例簡述收獲質(zhì)子密度加權(quán)圖像的進程，為提供一個本dremr系統(tǒng)100功能之簡述。根據(jù)前述的示例簡述來創(chuàng)建圖像，當(dāng)一個物體受一個比較大的磁場影響時，此dremr系統(tǒng)100檢測一個物體中所存而含有旋轉(zhuǎn)角動量核子之存在，如組織內(nèi)水份和脂肪所有的氫質(zhì)子。在該實施例中，此主磁場有強度b0并含有旋轉(zhuǎn)角動量、類似氫質(zhì)子的核子。該主磁場將在主場磁鐵110成像中體積里的物體中的氫質(zhì)子部分極化。然后，此質(zhì)子會通過適當(dāng)調(diào)整的rf輻射激發(fā)，形成如b1強度的rf磁場。最后，當(dāng)質(zhì)子從磁相互作用下「弛豫」時，來自此激發(fā)質(zhì)子的弱rf輻射信號會檢測為mr信號。而此檢測到的mr信號頻率與經(jīng)受磁場成正比。從其獲得信號物體上可以通過在物體上產(chǎn)生磁場梯度來選擇橫截面，以使得主磁場的磁場值可沿物體中不同位置轉(zhuǎn)變。因信號頻率與此產(chǎn)生磁場的變化成正比，所以這變化允許將一個特定信號頻率分配給相位分配給一個在此物體中的位置。因此，由此獲得的mr信號中可以足夠的信息，以用質(zhì)子所存為物本體構(gòu)成一張解剖圖，此是傳統(tǒng)mri圖像的基礎(chǔ)。舉例，由于質(zhì)子密度隨組織類型變化，此組織變化可以在所獲得的信號被處理之后映射為圖像對比度變化。

現(xiàn)在參考圖2，為進一步說明此dremr系統(tǒng)100的信號獲取過程示例，假設(shè)一個放置在一個主磁鐵110內(nèi)一個成像體積250之中的物體，其磁鐵具有一個強度b0而指向z軸(指示在240)的磁場。該物體隨后具有凈磁化矢量。在該說明性示例中，一個成像會在一個沿x和y軸(指示在205)平面切片取獲。應(yīng)當(dāng)注意，在該示例中，兆切片之z軸方向有一個有限的厚度，從而產(chǎn)生體積切片205。

當(dāng)物體被放置在主磁場b0中時，其各個體自旋在z軸的方向上作自身對準(zhǔn)。參考圖3，在平衡狀態(tài)時，主場b0的磁化可以產(chǎn)生與主磁場平行的以m0為幅度的凈縱向磁化mz。當(dāng)通過射頻線圈130以拉莫爾頻率施加產(chǎn)生具有b1幅度的射頻(rf)磁場的rf脈沖時，可以實現(xiàn)自旋的激勵。在施加rf磁場期間，其凈磁化圍繞所施加的rf(b1)場而旋轉(zhuǎn)，并且可以使凈磁化離開z軸旋轉(zhuǎn)。在x-y平面中投射的旋轉(zhuǎn)磁化的分量是凈橫向磁化強度mxy。旋轉(zhuǎn)可以圍繞所施加的rf磁場進行動作，直到rf磁場被去除。

一旦平衡磁化被擾動，就會發(fā)生自旋弛豫過程。自旋晶格弛豫過程導(dǎo)致磁化返回到沿z軸的平衡分布。因此，如圖305所示，自旋晶格弛豫可以使縱向磁化強度mz回到其最大值m0，具有特征時間常數(shù)t1。表示沿z軸的磁化恢復(fù)37％的特征時間稱為t1弛豫時間或t1時間。1/t1被稱為縱向松弛率。

另一方面，旋間弛豫可能由于凈橫向磁化強度的相位而導(dǎo)致相干性的損失。因此，在旋間弛豫，如310所示，橫向磁化mxy指數(shù)衰減變?yōu)榱?，具有特征時間常數(shù)t2。將信號衰減37％的特征時間稱為t2弛豫時間或t2時間。1/t2被稱為橫向松弛率。

橫向弛豫(t2)可導(dǎo)致橫向磁化的不可逆的去相位。這還存在由磁場不均勻性引起的可逆的去相關(guān)效應(yīng)。這些附加的去相位場可能來自各種來源，包括主磁場不均勻性，各種組織或質(zhì)料之間的磁易感性差異，化學(xué)位移和應(yīng)用于空間編碼的梯度。對這些可逆去相變化效應(yīng)對橫向弛豫時間的影響通常稱為t2'?？赡?t2')和不可逆(t2)去相關(guān)效應(yīng)的組合的特征弛豫時間通常稱為t2*弛豫。

時間常數(shù)t1和t2之間的差異對于mr成像對比度的顯影是重要的。松弛時間可以隨施加的磁場的強度以及溫度而變化。此外，與生物組織相關(guān)的t1和t2值也可變化。通常，由于信號恢復(fù)較快，具有較短t1倍數(shù)的組織(如315所示的t1a)，在給定時間點中(在圖像中顯得較光亮者)可以產(chǎn)生比具有較長t1時間的更大信號強度，如305所示的t1b。另一方面，由于檢測到的橫向磁化強度mxy的降低，具有t2時間短的組織，如320所示的t2a，可以產(chǎn)生較低的信號強度(圖像中顯得較暗者)。因此，來自圖像的mr信號可以取決于固有組織性質(zhì)，由外在用者選擇的成像參數(shù)和造影劑的組合。

為以傳統(tǒng)的方式從dremr系統(tǒng)100獲得圖像，一組或多組rf脈沖和梯度波形(統(tǒng)稱為「脈沖序列」)會在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)105處選擇。此數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)105將所選擇的脈沖序列信息傳遞給其rf控制單元135與其梯度控制單元125，其共同為提供執(zhí)行掃描發(fā)出相關(guān)的波形和時恰。

此rf脈沖和梯度波形的序列，即施加脈沖序列類型能改變哪個弛豫時間對圖像特性有最大影響。例如，在梯度回波(gre)序列中使用的90°rf脈沖后，其t2*弛豫有顯著影響，而t2弛豫在90°-180°順序rf脈沖之后具有更顯著的影響(又稱自旋回波序列)。

現(xiàn)參考圖4，其說明可以用mri系統(tǒng)100來獲取圖像的脈沖序列400。這具體展示了該脈沖序列例子的時序圖。時間圖示出以時間為函數(shù)的脈沖或信號幅度，以于發(fā)射(rft)信號，磁場梯度gx，gy和gz，接收rfx信號和歸一化移位信號(fs)。為了說明目的,一個簡化的理想脈沖序列可以包藏著在rft處射頻脈沖410的選擇切片，在gz處梯度脈沖420的選擇切片，在gy處梯度脈沖330的相位編碼，在gx處脈沖440的頻率編碼以及在rfx處檢測到的mr信號450。三個梯度脈沖gx，gy和gz表現(xiàn)可由線圈120所產(chǎn)生的磁場梯度的幅度和持續(xù)時間。脈沖410之切片選擇可由rf線圈130在發(fā)射層面上而產(chǎn)生。其檢測到的mr信號450可以通過rf線圈130在接收層面而得到檢測.在該說明示例中，其假設(shè)rf線圈130的發(fā)射層面和接收層面各由不同的線圈形成。最后，場相轉(zhuǎn)移信號fs得使主磁場強度在信號fs的持續(xù)時間內(nèi)改變。對于不同的成像技術(shù)，脈沖或信號的精確時序，振幅，形狀和持續(xù)時間可能會有所不同。例如，在所使用的技術(shù)中，場相轉(zhuǎn)移信號fs可在一時間和方式上令圖像對比度有所增加的。

第一在脈沖序列300中可產(chǎn)生是打開切片選擇梯度脈沖420.在同一時間可應(yīng)用切片選擇rf脈沖410。在這說明示例中，切片選擇rf脈沖410可以是呈正弦函數(shù)形狀的rf能量爆破。在其他實現(xiàn)中，可以使用其他rf脈沖形狀和持續(xù)時間。當(dāng)一旦關(guān)閉切片選擇rf脈沖310，切片選擇梯度脈沖420亦可被關(guān)閉，而相位編碼梯度脈沖330則被為打開。在一些實施方案中，場相轉(zhuǎn)移信號460也可以在這一點被接通以改變主磁場強度。一旦相位編碼梯度脈沖430關(guān)閉，頻率編碼梯度脈沖440就可以被接通，并且可以記錄檢測到的mr信號450。應(yīng)該注意的是，如圖3中所示的脈沖和信號的形狀，幅度，順序和持續(xù)時間只作說明之用，而在其實現(xiàn)過程中，可通過改變一個或多個其因素或其它以實現(xiàn)要求的掃描結(jié)果。

脈沖序列400可以作一定次數(shù)的重復(fù)或迭代，例如256次，以收集產(chǎn)生一個圖像所需的所有數(shù)據(jù)。相隔其脈沖序列400每次重復(fù)之時間可被稱為重復(fù)時間(tr)。此外,切片選擇脈沖410的中心點與其檢測到mr信號450的峰值之間的持續(xù)時間可被稱為回波時間(te)。tr和te兩者都可為所需掃描作變化。

為了進一步說明dremr系統(tǒng)100的信號采集過程，參照圖2并圖4。為了選擇切片，可以沿z軸施加切片選擇梯度脈沖420，滿足位于切片205中的質(zhì)子的共振條件。實際上，切片沿z軸的位置可以部分基于切片選擇梯度脈沖420而決定。因此，在該示例中，與切片選擇梯度脈沖420同時生成的切片選擇脈沖410可以激發(fā)位于切片205內(nèi)的質(zhì)子。位于切片205上方和下方的質(zhì)子通常是不受切片選擇脈沖410的影響。

繼續(xù)說明性示例，根據(jù)脈沖序列400，可以在切片選擇梯度脈沖420之后施加相位編碼梯度脈沖430。假設(shè)這是沿著y軸施加，沿著y軸的不同位置的自旋可以按不同的拉莫爾頻率開始進行。當(dāng)相位編碼梯度脈沖420關(guān)斷時，處于不同位置的凈磁化矢量可以按相同但具不同的相位的速率進行動作。相位可以由相位編碼梯度脈沖430的持續(xù)時間和幅度而確定。

一旦相位編碼梯度脈沖430關(guān)閉，頻率編碼梯度脈沖440就可以被打通。在這示例中，頻率編碼梯度是處于x方向上的。頻率編碼梯度可以使所選切片中質(zhì)子跟據(jù)其在x中位置之速率作處理。因此，現(xiàn)切片內(nèi)的不同空間位置是由其獨特的相位角和進動頻率來作表征。當(dāng)頻率編碼梯度脈沖440接通時，rf接收線圈130可用于接收由正在被掃描物體中質(zhì)子所產(chǎn)生的檢測信號450。

當(dāng)dremr系統(tǒng)100執(zhí)行脈沖序列400時，所獲取的信號可被存儲在被稱為k空間的臨時矩陣中，如圖5中500所示。通常，k空間是來收集掃描中所測量的信號，并且處于空間頻域?？梢酝ㄟ^沿x軸520(kx)的頻率編碼數(shù)據(jù)和沿著y軸530(ky)的相位編碼數(shù)據(jù)來覆蓋k空間。當(dāng)接收到全部切片的k空間矩陣的行線時(例如，在單個切片的掃描結(jié)束時)數(shù)據(jù)可用數(shù)學(xué)處理去產(chǎn)生最終圖象，例如通過二維傅立葉變換(傅立葉變換)。因此，在重建圖像成空間領(lǐng)域之前，k空間是可保存著原始數(shù)據(jù)。通常，k空間是具有與最終圖像相同的行數(shù)和列數(shù)，并且是填充著在掃描期中的原始數(shù)據(jù)，通常每個脈沖序列400是一行。例如，在510處所表示中，k空間500的第一行是在完成其掃描片段所生成的脈沖序列之第一次迭代后被填入，并包含用于該脈沖序列迭代的檢測信號。在脈沖序列多次迭代后，k空間可被充填。脈沖序列的每個迭代可以作稍微改變，從而獲得用于k空間適當(dāng)部分的信號。應(yīng)當(dāng)注意的是，基于不同的脈沖序列，其它充填k空間的方法是可行的是被為考慮的，例如以螺旋方式。

梯度線圈120產(chǎn)生具有特定空間分布的依時變化之磁場并且是mri系統(tǒng)的典型組件。較大的場變化幅度可使有更快的mr成像序列和更高的分辨率。如上所述，可實現(xiàn)的最高梯度強度是被梯度效率所刻劃。梯度線圈120的效率可以通過改變其梯度線圈120的形狀，尺寸和設(shè)備來改善。例如，在圓柱形實施方式中，營造較小半徑的主梯度線圈繞組可更接近在成像體積中的物體?；蛘?，可以增加導(dǎo)線數(shù)量(卷繞密度)。

類似的考慮適用于場相移電磁體140。場相移電磁140所產(chǎn)生的時變磁場可增加由主磁體110產(chǎn)生的主磁場。較大幅度的場變化的可實現(xiàn)性能增加。如上所述，最大可實現(xiàn)的場移幅度的特征在于場移動效率?？梢酝ㄟ^場移動電磁體140的形狀，尺寸和位置的變化來改善場移電磁鐵140的效率。例如，主場移線圈可以以更靠近被放置物體的較小半徑構(gòu)建在成像體積中?；蛘撸梢栽黾訉?dǎo)線的數(shù)量(卷繞密度)。

場相移電磁鐵140所產(chǎn)生的較大絕對場相移通常轉(zhuǎn)換為相差弛豫之增強磁共振成像mr信號的較大的對比噪聲比，以及由dremr系統(tǒng)100所執(zhí)行較大脈沖序列的機動牲。因此，當(dāng)實施dremr系統(tǒng)100時，通過提高場相移電磁鐵140的場相轉(zhuǎn)移效率，能為一給定的輸入功率去產(chǎn)生其最大的場相移。通常，為了實現(xiàn)更高的效率，其主場相移線圈可安置盡量靠近被成像物體，并且場相移護罩線圈可安置盡量遠離主場相移線圈。這個原理通常也適用于護罩梯度線圈120的效率上。在一些實現(xiàn)中，為了實現(xiàn)場所需相移幅度，提高場相移效率可優(yōu)先于梯度線圈效率。

和梯度線圈120機械組件相同的場相移電磁體140組合可以在一給定徑向空間內(nèi)增加場相移效率。在一些實施方案中，梯度線圈120的主要和護罩線圈可以與場相移電磁體140的主要和護罩線圈組合，以形成一個具優(yōu)化場相效率的層面安置的單個集成磁體設(shè)備。

為了簡單說明，用于集成磁體設(shè)備600的圓柱形橫截面實施示例如圖6中以簡化的方式示出。圖6所示的單元是不按照比例。在該實施示例中，集成磁體設(shè)備是成圓柱體狀，其長度是在與圖平面作垂直的平面上延伸。在其他實現(xiàn)中，只要保留各層的順序，其他形狀就是可能的。在進一步的變化中，其順序亦可作改變。該示例的集成磁體設(shè)備600可圍繞成像體積650，并且可以包括主場相移性磁體605，主梯度磁體610，梯度護罩磁體615和場相移護罩磁體620。集成設(shè)備在磁體110的孔穴內(nèi)顯示，在625中表示。此外，射頻線圈130和其它磁體或諸如墊片線圈的線圈亦可放置在成像體積650內(nèi)。應(yīng)當(dāng)注意的是，典型地，主場相移磁體605和場相移護罩602可以用于沿z軸產(chǎn)生場相移性磁場，這可以通過一個預(yù)先決定的db量的去增加主磁場。在圖6中，z軸是與圖的平面垂直。因此，主場相移磁鐵605和場相移護罩602可包羅適當(dāng)?shù)睦@組以產(chǎn)生沿z軸的場相移性磁場。另一方面，梯度主磁體610和梯度保護罩615可產(chǎn)生沿所有三個正交軸x，y(位于圖平面)和z所變化的磁場，因此可以包羅適當(dāng)?shù)牡睦@組沿著這方向來產(chǎn)生及護罩梯度場。

基于圖6所示的層面裝置，場相移電磁體140的主磁體605可盡可能放置靠近被掃描的物體，而與此同時,場相移護罩磁體620可被放置于遠離場相移電磁體140的主磁體605，以增加場相移效率。此外，通過將梯度線圈120放置在場相移電磁鐵605和場相移電磁鐵140的場相移護罩磁體620之間，則場相移效率可優(yōu)先于梯度效率。附加場相移電磁體140各層面可以插入場相移電磁體的最內(nèi)側(cè)的主電磁體層605和最外層護罩電磁鐵層620之間，例如為了提高場相移電磁鐵140的效率，或以作為場相移護罩磁鐵的一部分。應(yīng)當(dāng)注意，該層面裝置適用于大小不同的dremr系統(tǒng)100，例如為小動物和人類之使用而縮放的dremr系統(tǒng)100。

梯度線圈120和場相移磁體140的熱功率耗散可以由主動和被動冷卻來管理。熱量可由有冷卻劑通過其空心渠道的導(dǎo)體直接提出，或間接地以冷卻劑通過磁體或線圈組件使冷卻劑與繞組作熱性接觸的方式，或任何其他可以與電磁散發(fā)的電阻功率相同的平均速率來提取熱量之方式。當(dāng)一個冷卻層與多個線圈部件作熱性接觸時，效率是可以獲得的?？梢允褂孟嗤睦鋮s層來冷卻梯度線圈及其護罩以及場相移的主要和護罩線圈，從而更好地利用可用的徑向空間。

參考圖7，根據(jù)圖6沿著a-a所示的層面放置的示例性集成磁體設(shè)備600的簡化說明性橫截面。應(yīng)當(dāng)注意，所示的部件不是按比例的，而是以易于說明而定尺寸大小。如上所述，示例性集成磁體設(shè)備包括護罩相移電磁體140，護罩梯度線圈120以及被動和主動的冷卻。650表示可放置被掃描物體的成像體積。此外，射頻線圈130和諸如墊片線圈的其它線圈也可以放置在該空間內(nèi)。另一方面，625表示集成磁鐵設(shè)備所在的主磁體110孔穴。

繼續(xù)圖7，基材層以705表示?；膶涌梢杂赡軌蛱峁﹫鱿嘁齐姶朋w140機械支撐的任何剛性或半剛性材料形成。例如，基材705可以由g10，fr4或環(huán)氧樹脂形成。在710處表示場相移電磁體140的主場相移磁體。主場相移磁體710可以放置在基材705上面或里面，并且當(dāng)激活時形成一個產(chǎn)生場相移性磁場的磁體。主場相移磁體710可以由用于諸如銅的磁場產(chǎn)生的導(dǎo)電材料所制成的繞組來形成。其所使用的導(dǎo)電材料通常是絕緣的，以防止繞組以及其它附近的導(dǎo)電部件內(nèi)的短路。

導(dǎo)熱子層715a和715c以及冷卻劑子層715b形成第一冷卻層715。導(dǎo)熱子層715a和715c可以由諸如銅，鋁，鋼(通常是非絕緣)任何導(dǎo)熱材成或?qū)岘h(huán)氧樹脂而成。冷卻劑副層715b可由任何機構(gòu)組成，這些機構(gòu)將容許一種例如水份或二醇混合物液體形式的冷卻劑或諸如空氣的氣體圍繞主場相移繞組710和梯度線圈120的初級繞組作循環(huán)流動，其下進一步討論。例如，可以用主場相移磁體710長度中延伸的數(shù)百個單薄冷卻劑管來循環(huán)液體冷卻劑。在一個變型中，冷卻劑管可圍繞主場相移磁體710的圓周延伸。通常，用于在冷卻劑層715b中去分散冷卻劑的冷卻劑機制為不導(dǎo)電性的。例如，冷卻劑管可以由非導(dǎo)電材料構(gòu)成，或者可以通過施加電絕緣材料而變?yōu)榉菍?dǎo)電。應(yīng)當(dāng)注意，通過使用每個冷卻層來冷卻幾個線圈層是可以節(jié)省徑向空間。

示例性集成磁體設(shè)備725a，725b和725c的以下三層面包括用于梯度線圈120的主磁體，其分別沿x，z和y方向產(chǎn)生梯度。梯度線圈120的正交部分的放置順序并無限制并可以改變者。例如，在變化中，用于產(chǎn)生沿z軸的梯度的主梯度磁鐵可以放置在725a處，用于產(chǎn)生沿y軸的梯度的磁體可以放置在725b處，并用于產(chǎn)生沿著x軸的梯度的磁體可以放在725c。其磁體可以由可由合適產(chǎn)生磁場如銅的導(dǎo)電材料繞組而成，。所使用的導(dǎo)電材料通常是加以絕緣以防止在繞組中及與其它附近的導(dǎo)電部件短路。梯度線圈120的主磁體通常是放置在導(dǎo)熱基材(例如環(huán)氧樹脂)中或之上。在變型中，一個或多個主磁體可以被放置在剛性或半剛性基材中或之上以增加其層面的機械穩(wěn)定性。例如，在一些變型中，灌封環(huán)氧樹脂可用來形成一種機械穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，其可填充所有古梯度線圈120的初級繞組之間和周圍的空隙。環(huán)氧基材應(yīng)是可導(dǎo)熱的，以便有效地將熱量從初級梯度繞組傳遞到冷卻劑層。在一些實施方案中，在其三層的基材中至少有一種是可能不具導(dǎo)熱性的，而可由諸如g10和fr4的材料所形成。在該示例中，層面725b是由一非導(dǎo)熱基材形成。

繼續(xù)圖7，導(dǎo)熱子層730a和730c以及冷卻劑子層730b形成一第二冷卻層730。導(dǎo)熱子層730a和730c可以由諸如銅，鋁，鋼或環(huán)氧樹脂的任何導(dǎo)熱材料形成。冷卻劑子層730b可由任何機構(gòu)去組成，這些機構(gòu)將允許一種諸如水份的液體形式或諸如空氣的氣體形式的冷卻劑去圍繞梯度線圈120和返回層面740的初級繞組循環(huán)，這將在下面作進一步討論。例如，可以使用數(shù)百條沿主梯度線圈120長度延伸的薄冷卻劑管可用來流通液體冷卻劑。在一個變型中，冷卻劑管可圍繞主梯度線圈120和/或其各磁體組件的圓周延伸。通常，在冷卻劑子層730b中的冷卻劑機構(gòu)不是導(dǎo)電的用于將冷卻劑分配。例如，冷卻劑管可由非導(dǎo)電材料構(gòu)成，或者可以通過施加絕緣材料而変成非導(dǎo)電性。冷卻劑的流動方向可以與冷卻劑層715的不同。應(yīng)當(dāng)注意，可以通過使用每個冷卻層來冷卻多個磁體或線圈層來節(jié)省徑向空間。

在740，顯示了一供給回線和/或回冷卻線的層面。其回線允許自場相移線圈140的輸出的電流和相對梯度線圈120的各電源可處與輸入電流同側(cè)的線圈系統(tǒng)。這些導(dǎo)線沒有積極參與生產(chǎn)用作掃描的磁場。導(dǎo)線通常嵌于在導(dǎo)熱基材里和或上面，如灌封環(huán)氧樹脂?；亓骼鋮s管線使冷卻系統(tǒng)的出口與冷卻系統(tǒng)的入口處于線圈系統(tǒng)的同側(cè)。在一些實施方案中，返回線和/或返回冷卻線可以以這樣的方式去裝置排列，使其不能通過由層面740所提供的空間。在這種設(shè)置變動中，返回線和/或返回冷卻線可以放置在集成磁體設(shè)備的其他層面中或在集成磁體設(shè)備的外端。

接下來示例性集成磁體設(shè)備的三個層面750a，750b和750c包括用于梯度線圈120分別沿x，z和y軸產(chǎn)生護罩的護罩磁體。梯度線圈120的定向部分的放置順序是沒限制的并且可以改變。例如，在變型中，用于沿z軸產(chǎn)生護罩的護罩繞組可以放置在750a處，用于沿著y軸產(chǎn)生護罩的繞組可以放置在750b處，并且用于產(chǎn)生護罩的繞組沿x軸可以放置在750c處。通常，其順序可以與由層面725a至725c中梯度線圈120的主磁體的順序相匹配。用于梯度線圈120的護罩磁體可由諸如銅的適合產(chǎn)生磁場的導(dǎo)電材料所制成的繞組而成。所使用的導(dǎo)電材料通常是被絕緣的，以防止繞組之內(nèi)以及與其它附近的導(dǎo)電組件短路。梯度線圈120的護罩磁體通常是放置在導(dǎo)熱基材里面和/或之上，例如環(huán)氧樹脂。在變型中，一個或多個初級繞組可以放置在剛性或半剛性基材之中和/或之上以增加層的機械穩(wěn)定性。在一些實施方案中，其在三層面的基材中至少一種可是非導(dǎo)熱性的，并可由諸如g10，fr4或環(huán)氧樹脂的材料形成。在該示例中，層面750b由一非導(dǎo)熱基材形成。

繼續(xù)圖7，導(dǎo)熱子層760a和760c以及冷卻劑子層760b形成第三個冷卻層760。導(dǎo)熱子層760a和760c可由任何諸如銅，鋁，鋼或環(huán)氧樹脂的導(dǎo)熱材料所形成。冷卻劑子層760b可以任何機構(gòu)形成,其可讓由諸如水份或二醇混合物或諸如空氣的氣體冷卻劑可圍繞梯度線圈120的護罩磁體和場相移電磁體140層面770的護罩磁鐵作循環(huán)。例如，可以使用數(shù)百個沿梯度線圈120的護罩磁體的長度延伸的薄冷卻劑管來流通循環(huán)液體冷卻劑。在一個變型中，冷卻劑管可圍繞主梯度線圈120的圓周延伸。通常，在冷卻劑子層760b內(nèi)分配冷卻劑的冷卻劑機構(gòu)是非導(dǎo)電性的。例如，冷卻劑管可以由非導(dǎo)電材料構(gòu)成，或可以通過施加絕緣材料而變成非導(dǎo)電性。冷卻劑流動的方向可以與冷卻劑層715與/或730不同。應(yīng)當(dāng)注意，通過以每個冷卻層來冷卻幾個線圈層可以節(jié)省徑向空間。

場相移電磁鐵140的護罩磁鐵在770處表示。護罩磁體層760可放置在基體之上和/或之中(如g10，fr4或環(huán)氧樹脂),并形成一電磁體，其當(dāng)激活時可產(chǎn)生供給場相移磁場的護罩。場相移護罩繞組可由適合產(chǎn)生磁場的導(dǎo)電材料制成，例如銅。所使用的導(dǎo)電材料通常被加以絕緣，以防止繞組之內(nèi)及與其它附近的導(dǎo)電組件之短路。

在設(shè)置變動中，一個或多個的集成磁體設(shè)備層是可被略去和/或可被改動和/或可以被加入附加層面。例如，盡管其三個冷卻層被表示為由基本相同的冷卻機構(gòu)形成，而具有基本相同的組件，但在變化中，冷卻層715，730和/或760之其中一個或多個是可以使用不同的冷卻機構(gòu)，子層面和/或彼此間的組件。作為另一示例，在一些實施方式中，除了或去代替這冷卻層面,其他更適用在如應(yīng)用于人體規(guī)模較大dremr系統(tǒng)100的其他冷卻方法是可采用的。例如，在一些實施方式中，中空載冷導(dǎo)體可用于實現(xiàn)包括護罩繞組的場相移電磁體140和/或梯度線圈120，而其冷卻流劑可以通過中空導(dǎo)體作循環(huán)流通。作為另一示例，可以在放件內(nèi)插入其相移電磁體導(dǎo)體，梯度線圈導(dǎo)體或其它電磁體導(dǎo)體的附加層面。在一些變置中，其中放置磁體的基材可是一些看圍繞磁體的圓周的保留間離以保持在一些電磁體的導(dǎo)線。在進一步的變置中，這些保留間離可以使用三維打印機來打印來編印。

集成磁體設(shè)備600可以被dremr系統(tǒng)100應(yīng)用于寬廣的幾何形狀和大小的范圍上。例如，dremr系統(tǒng)100可以用大小和形狀適合的集成磁體設(shè)備來構(gòu)建，以遷就人體尺度成像的應(yīng)用，例如用于掃描大腦的腦成像應(yīng)用，或用于小型動物掃描應(yīng)用。在一些實施方式中，包括用于場相移電磁體140和梯度線圈120的護罩磁體的集成磁體設(shè)備600中繞組的相對徑向位置或順序可以保持相同，而與dremr系統(tǒng)100的大小無關(guān)。

其它實施例中,用集成磁體設(shè)備去建做較大型的dremr系統(tǒng),其所采用的冷卻方法和機制是可變的。例如，在電磁鐵繞組的空心導(dǎo)體可供給其較近熱源的冷卻劑流。因此，代替或除了集成磁體設(shè)備的冷卻劑層之外,不管定液體還是氣體的冷卻劑流體將會流穿形成磁體繞組的中空導(dǎo)體。例如，中空導(dǎo)體可以環(huán)形,螺旋形或螺旋狀圍繞集成磁體設(shè)備的半徑運行,以實現(xiàn)梯度線圈120的縱向(z軸)梯度電磁體和一個橫向(x軸或y軸)梯度導(dǎo)線模式可裝置成與包含冷卻劑流的z層熱成接觸。這相同的方法用來冷卻場相移電磁體140的繞組，其可類似z梯度繞組去圍繞集成磁體設(shè)備的半徑以媧旋或螺旋形式運行。在一個變型中，其橫向(x軸或y軸)梯度電磁體也可以由中空導(dǎo)體而形成，其無論是液體還是氣體的冷卻劑流體將流過于此。

基于預(yù)期中dremr系統(tǒng)100的應(yīng)用，其用作實現(xiàn)場相移電磁體140和梯度線圈120的繞組的模式是可有所變化。例如，可使用不同的繞組模式來實現(xiàn)場相移電磁體140和梯度線圈120，以實現(xiàn)用作掃描大腦的人體規(guī)模的dremr系統(tǒng)100的集成磁體設(shè)備，其相對于用作掃描小動物者。用于實現(xiàn)集成磁體設(shè)備中包括護罩繞組的場相移電磁體140和梯度線圈120的繞組的相對徑向順序可以保持相同。然而，對用作腦掃描的dremr系統(tǒng)100來說，場相移電磁體140和梯度線圈120的繞組模式可以沿著縱向z軸呈不對稱，由于在幾何約束下頭部可不能被放置在磁鐵的中心。相反，用于用于小動物成像的dremr系統(tǒng)100的場相移電磁體140和梯度線圈120的繞組模式可以是縱向?qū)ΨQ的，因為成像區(qū)域可以處于線圈中心。

上述實施例旨在作為示例，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對其進行變更和修改，而不脫離僅由所附權(quán)利要求書定義的范圍。例如，所討論的方法，系統(tǒng)和實施例可以全部或部分地變動和組合。