ПАССИВНОЕ ШИММИРОВАНИЕ ПОЛЯ В1 Российский патент 2016 года по МПК G01R33/34 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящий документ относится к области техники магнитного резонанса. Изобретение, в частности, находит применение в отношении радиочастотных (РЧ) катушек и генерируемой от них коррекции магнитного поля. Однако изобретение также находит применение в области магнитно-резонансной визуализации, спектроскопии и других методов ядерного магнитного резонанса.

Уровень техники

Получение нагрузки от пациента искажает поле возбуждения B₁. Искажение варьируется в зависимости от размера и формы субъекта, а также от рабочей радиочастоты. Это искажение становится особенно сильным свыше 3 Тесла, что имеет рабочую радиочастоту для водорода, приблизительно, в 128 МГц. Отсутствие однородности B₁ вызывает наличие артефактов в результирующих изображениях или других результатах применения магнитного резонанса.

Раскрытие изобретения

Настоящий документ обеспечивает новую и улучшенную систему и способ, которые преодолевают обозначенные выше и другие проблемы.

В соответствии с одним аспектом обеспечивается магнитно-резонансная система. Элементы радиочастотной катушки размещены смежно с областью исследования с целью генерирования поля возбуждения B₁ в области исследования. По меньшей мере, одно устройство шиммирования размещено в области исследования между элементами РЧ-катушки и субъектом с целью улучшения однородности в сгенерированном поле возбуждения B₁. Данное устройство пассивного шиммирования имеет предварительно подготовленное положение, размеры, а также диэлектрическую проницаемость. Следует отметить, что в этом контексте область исследования включает в себя все пространство внутри РЧ-катушки. В некоторых случаях, таких как РЧ-катушка для исследования всего тела, область исследования в этом контексте является большей, чем обычный объем визуализации.

В соответствии с одним другим аспектом обеспечивается способ пассивного шиммирования поля возбуждения B₁. По меньшей мере, одно устройство пассивного шиммирования размещено в области исследования, заданной внутри катушечных элементов РЧ- катушки. Элементы пассивного шиммирования улучшают однородность поля возбуждения B₁. Упомянутый, по меньшей мере, один элемент пассивного шиммирования имеет предварительно подготовленное положение, размеры, а также диэлектрическую проницаемость.

Одно из преимуществ заключается в том, что улучшается однородность возбуждения B₁.

Другое преимущество заключается в том, что улучшается рабочий процесс МР визуализации при высоких напряженностях полей.

Еще одно преимущество заключается в том, что улучшается отношение «сигнал-шум».

Другие дополнительные преимущества настоящего изобретения станут в полной мере понятными для специалистов в данной области техники после прочтения и осмысления приведенного ниже подробного описания.

Данное изобретение может быть выполнено в виде различных компонентов и схем расположения компонентов, а также в виде и различных этапов, и схем расположения этапов.

Краткое описание чертежей

Чертежи приведены только лишь с целью иллюстрирования предпочтительных вариантов осуществления и не должны истолковываться как ограничивающие настоящее изобретение.

Фиг.1 представляет собой схематическое изображение магнитно-резонансной системы, которая включает в себя устройства пассивного шиммирования.

Фиг.2 представляет собой одно другое схематическое изображение магнитно-резонансной системы и устройств пассивного шиммирования.

Фиг.3 иллюстрирует фантом, имеющий форму тела женщины, в квадратурной катушке типа «птичья клетка» с или без диэлектрических стержней пассивного шиммирования.

Фиг.4а-b иллюстрируют распределения B₁ с различными комбинациями шиммирования с использованием квадратурной катушки типа «птичья клетка» с двумя независимыми каналами передачи/приема.

Фиг.5a и Фиг.5b иллюстрируют симметричное расположение двух стержней шиммирования, размещенных ниже фантома, и результирующее распределение поля B₁ с использованием квадратурной катушки типа «птичья клетка» с двумя независимыми каналами передачи/приема.

Фиг.5c и Фиг.5d иллюстрируют одиночный стержень пассивного шиммирования, размещенный ниже фантома, и соответствующее распределение B₁ с использованием квадратурной катушки типа «птичья клетка» с двумя независимыми каналами передачи/приема.

Фиг.6 иллюстрирует симметричное расположение стержней пассивного шиммирования ниже фантома, имеющего форму тела худощавого сложения, и результирующие распределения поля B₁ с использованием квадратурной РЧ-катушки и без диэлектрических стержней с шиммированием B₁ без использования диэлектрических стержней и шиммированием с использованием диэлектрических стержней.

Фиг.7 иллюстрирует РЧ-катушку для головы с моделью головы человека, в которой элемент пассивного шиммирования включает в себя водяной шар, и результирующее распределение B₁ с использованием и без использования водяного шара.

Фиг.8 иллюстрирует способ использования элементов пассивного шиммирования.

Осуществление изобретения

Со ссылкой на Фиг.1 и Фиг.2, система 10 магнитно-резонансной (МР) визуализации включает в себя главный магнит 12, осуществляющий генерирование пространственного и однородного во времени поля B₀ в, по меньшей мере, 3 Тесла и над и через область 14 исследования. Данный главный магнит может представлять собой кольцевой магнит или магнит с внутренним отверстием, или тому подобное. Градиентные катушки 16 магнитного поля, размещенные смежно с главным магнитом, служат для генерирования, вдоль выбранных осей, градиентов магнитного поля относительно магнитного поля B₀ для пространственного кодирования сигналов магнитного резонанса, с целью производства градиентов поля для подавления намагниченности, или тому подобного. Градиентная катушка 16 магнитного поля может включать в себя сегменты катушки, сконфигурированные с возможностью производства градиентов магнитного поля в трех ортогональных направлениях, обычно, продольном или z направлении, перпендикулярном или x направлении и вертикальном или y направлении.

Радиочастотная (РЧ) катушка в сборе, такая как радиочастотная катушка для исследования всего тела, является размещенной смежно с областью исследования. Данная РЧ-катушка в сборе может включать в себя множество отдельных элементов 18 РЧ- катушки или может представлять собой катушку типа «птичья клетка» с множеством элементов 18, взаимно соединенных посредством структур РЧ-катушек с замыкающим кольцом. В проиллюстрированном варианте осуществления продемонстрированы восемь катушечных элементов 18. Однако также рассматривается и большее или меньшее количество катушечных элементов 18. РЧ- катушка в сборе осуществляет генерирование радиочастотных импульсов для возбуждения магнитного резонанса в ориентированных диполях субъекта. В некоторых вариантах осуществления, радиочастотная катушка 18 в сборе также служит для обнаружения сигналов магнитного резонанса, излучаемых от области визуализации. В других вариантах осуществления, для более точного, локализованного пространственного кодирования, возбуждения, а также приема сигналов магнитного резонанса, в дополнение к или вместо РЧ-катушки для исследования всего тела, обеспечиваются локальные или поверхностные РЧ-катушки (не продемонстрированы). Отдельные РЧ-катушки 18 вместе могут действовать как одна катушка, как множество независимых катушечных элементов, как матрица, такая как в системе параллельных передач, или комбинированно. Например, в ситуации, когда РЧ-катушка 18 является сконфигурированной как катушка типа «птичья клетка», в целях осуществления РЧ-шиммирования могут независимо осуществляться два режима.

В целях улучшения однородности поля B₁, или поля возбуждения, в области 14 исследования распределение однородности |B₁ ⁺| передающих катушек 18 определяется посредством процессора 20 шиммирования, например посредством короткого измерения перед фактической последовательностью визуализации с целью компенсации диэлектрических резонансов, возникающих в ткани пациента на высоких частотах, то есть ларморовой частоте при напряженностях постоянных полей, в частности, в 3 Тесла или более. Система 10 визуализации включает в себя одно или более устройств 22, 24 пассивного шиммирования, размещенных в области 14 исследования с целью улучшения однородности поля возбуждения.

В одном варианте осуществления, устройства пассивного шиммирования представляют собой диэлектрические стержни 22, выполненные из твердого диэлектрического материала, имеющего диэлектрическую проницаемость (ε_r) по меньшей мере 100. С целью оптимизации однородности поля возбуждения B₁ доступными являются несколько диэлектрических стержней 22 с различной длиной, формой и диэлектрической проницаемостью. Формы включают в себя цилиндрическую, эллиптическую, прямоугольную или тому подобное. Процессор 20 шиммирования определяет количество, длину, а также положение диэлектрических стержней, назначенных к размещению в области исследования, на основе определенного распределения однородности, которое оптимизирует однородность поля возбуждения B₁. Для того чтобы не прерывать рабочий процесс процедуры визуализации, стержни 22 являются размещенными, в качестве обособленных структур, на нижней стороне субъекта в области 14 исследования, или как часть опоры 19 для пациента. Стержни могут быть вручную установлены врачом в области 14 исследования или установлены автоматически посредством привода 26, такого как двигатель из неферромагнитного материала или тому подобное. Привод принимает определенное положение стержней 22 от процессора 20 шиммирования и соответствующим образом регулирует положение по осям x, y и z, а также вращение. Привод 26 может, без вмешательства пользователя, убирать один или более стержней 22 или вводить дополнительные стержни в область 14 исследования.

В одном другом варианте осуществления, форма, размер, расположение, а также диэлектрическая проницаемость стержней определяются для номинального пациента, и стержни являются неподвижно установленными. В одном другом варианте осуществления, форма, размер, расположение, а также диэлектрическая проницаемость вычисляются для множества групп или классов пациентов, таких как крупные? или страдающие ожирением, обычные или средние и мелкие.

В одном другом варианте осуществления, устройства пассивного шиммирования включают в себя трубки 24 с диэлектрической текучей средой, каждая из которых размещается смежно с соответствующим катушечным элементом 18 в промежутке между областью 14 исследования и отдельной катушкой 18. Примеры диэлектрических текучих сред включают в себя сильнолегированную воду, тяжелую воду или другую текучую среду для генерирования сигнала не протонного магнитного резонанса (МР). Объем диэлектрической текучей среды в каждой трубке 24 регулируется посредством контроллера 28 текучей среды в соответствии с распределением однородности с целью оптимизации однородности поля возбуждения B₁. Резервуар 30 для текучей среды осуществляет подачу диэлектрической текучей среды к контроллеру 28 текучей среды, который осуществляет подачу текучей среды к каждой трубке 24 через посредство линий 25 подачи, проходящих через корпус гентри системы 10 визуализации. Резервуар 30 может включать в себя множество субрезервуаров, каждый из которых включает в себя диэлектрическую текучую среду с уникальной диэлектрической проницаемостью. В этой компоновке, контроллер 28 текучей среды может подавать диэлектрическую текучую среду от одного или более субрезервуаров к каждой трубке 24. Таким образом, диэлектрическая проницаемость каждой трубки может быть настроена посредством регулирования диэлектрической проницаемости текучей среды и объема текучей среды.

В аксиальном направлении, трубки 24 могут иметь одни и те же или различные длины с соответствующим катушечным элементом 18, смежным с трубкой. В одном варианте осуществления, трубки 24 включают в себя змеевидную структуру для обеспечения однородного сечения по длине трубки или однородного объема в аксиальном направлении. В одном другом варианте осуществления, каждая трубка сегментируется в аксиальном направлении. Контроллер 30 текучей среды может регулировать объем каждого сегмента с целью принятия во внимание неоднородной диэлектрической нагрузки от пациента в аксиальном направлении. Например, голова, туловище и ноги обнаруживают различную диэлектрическую нагрузку из-за размера, геометрического строения, внутренней структуры, а также плотности соответствующей анатомической области. В дополнительном варианте осуществления, каждый сегмент включает в себя змеевидную структуру для обеспечения того, чтобы каждый сегмент имел однородное сечение или объем в аксиальном направлении. В одном другом варианте осуществления, трубки 24 представляют собой или включают в себя увеличиваемые емкости или другие структуры для управления распределением жидкости между каждым катушечным элементом 18 и областью 14 визуализации. В качестве одного примера, однородная толщина жидкости может быть сформирована вокруг стороны катушечного элемента в направлении области визуализации. В качестве одного другого примера может обеспечиваться параболическое распределение.

В одном другом варианте осуществления, система 10 визуализации включает в себя как диэлектрические стержни 22, так и трубки 24 диэлектрической текучей среды для шиммирования поля возбуждения B₁ в целях достижения оптимальной однородности. После анализа распределения однородности процессор 20 шиммирования определяет оптимальный размер, геометрическое строение, диэлектрическую проницаемость и положение каждого диэлектрического стержня 22, а также процессор 20 шиммирования определяет оптимальный объем и диэлектрическую проницаемость каждой трубки 24, что позволяет получать оптимальное поле возбуждения B₁ для визуализации субъекта. Например, размер, геометрическое строение, диэлектрическая проницаемость и положение стержней 22 могут быть фиксированными, а жидкость в трубках 24 может быть использована для тонкой регулировки поля B₁.

Как только поле возбуждения B₁ оптимизируется для субъекта визуализации, осуществляется получение данных о субъекте с использованием магнитного резонанса. Субъект остается внутри области 14 исследования в том же самом положении, что и положение, когда было определено распределение однородности. Контроллер 40 сканирования осуществляет управление контроллером 42 градиентов, который побуждает градиентные катушки 16 прилагать выбранные импульсы градиентов магнитного поля к области визуализации так, как это может соответствовать выбранной магнитно-резонансной визуализации или последовательности спектроскопии. Данный контроллер 40 сканирования также осуществляет управление, по меньшей мере, одним РЧ-передатчиком 44, побуждающим РЧ-катушку в сборе генерировать возбуждение магнитного резонанса и действие импульсов B₁. В параллельной системе РЧ-передатчик 44 включает в себя множество передатчиков или один передатчик с множеством каналов передачи, причем каждый канал передачи является оперативно соединенным с, по меньшей мере, одним соответствующим катушечным элементом 18 сборки. В случае РЧ-катушки типа «птичья клетка», передатчик может иметь два независимых канала с целью обеспечения двух режимов «птичьей клетки». Контроллер сканирования, согласованно с процессором шиммирования, также осуществляет управление передатчиком и контроллером градиентов с целью генерирования последовательностей шиммирования B₁ и шиммированных последовательностей B₁.

Контроллер сканирования также осуществляет управление РЧ- приемником 46, соединенным с РЧ-катушками 18, и/или управление назначенной катушкой приема, расположенной внутри области 14 исследования, с целью приема от них сигналов магнитного резонанса. В параллельной системе РЧ-приемник 46 включает в себя множество приемников или одиночный приемник с множеством каналов приема, причем каждый канал приема является оперативно соединенным с, по меньшей мере, одним соответствующим катушечным элементом 18 сборки. Принятые данные от приемника 46 временно сохраняются в буфере 48 данных и обрабатываются посредством процессора 50 данных с использованием магнитного резонанса. Процессор данных с использованием магнитного резонанса может выполнять различные функции, известные из уровня техники, включающие в себя реконструкцию изображений, обработку данных магнитно-резонансной спектроскопии, локализацию катетера или хирургического инструмента и тому подобное. Реконструированные изображения с использованием магнитного резонанса, показания спектроскопии, информация о местоположении хирургического инструмента, а также другие обработанные данные МР отображаются на графическом интерфейсе 52 пользователя. Данный графический интерфейс 52 пользователя также включает в себя устройство ввода пользователя, которое может использовать врач для осуществления управления контроллером 40 сканирования с целью выбора последовательностей и протоколов сканирования и тому подобного.

В одном другом варианте осуществления, система 10 визуализации представляет собой систему параллельных передач с множеством РЧ-передатчиков 44. Процессор 20 шиммирования определяет уникальный фазовый и амплитудный компонент для каждого сигнала возбуждения, генерируемого посредством отдельных РЧ-передатчиков 44 на основе проанализированного распределения однородности. В этой компоновке, поле возбуждения B₁ оптимизируется посредством изменения сгенерированного поля возбуждения B₁, переданного посредством отдельных катушечных элементов 18. Например, в двухканальной системе параллельных передач система 10 визуализации включает в себя два РЧ- передатчика 44, где каждый передатчик является оперативно соединенным с одной или более точками возбуждения катушечных элементов 18 или соединенным с целью осуществления двух режимов РЧ-катушки типа «птичья клетка». Процессор шиммирования определяет изменения в фазе и амплитуде сигнала возбуждения B₁ для каждого канала, так что сложное поле возбуждения B₁, результирующее из двух каналов, оптимизируется в целях однородности. Процессор шиммирования осуществляет управление количеством текучей среды в каждой трубке 24 с целью регулирования относительной фазы РЧ-поля, произведенной посредством сегментов катушки, ассоциированных с тем же самым передатчиком.

В одном другом варианте осуществления, система 10 визуализации включает в себя диэлектрические стержни 22, трубки 24 диэлектрической текучей среды, а также систему параллельных передач с множеством РЧ-передатчиков 44 для шиммирования поля возбуждения B₁ в целях получения оптимальной однородности. После анализа распределения однородности процессор 20 шиммирования определяет оптимальный размер, геометрическое строение, диэлектрическую проницаемость, а также положение каждого диэлектрического стержня 22; оптимальный объем распределения и диэлектрическую проницаемость диэлектрической текучей среды для каждой трубки 24; и уникальный фазовый и амплитудный компоненты для каждого сигнала возбуждения, генерируемого посредством каждого из РЧ-передатчиков 44. В качестве результата, существенно улучшается однородность всего поля B₁ при более высоких напряженностях поля для субъекта визуализации.

Со ссылкой на Фиг.3 и Фиг.4, проиллюстрировано улучшение однородности поля возбуждения B₁ в модели временной области с конечной разностью (FDTD) для системы 10 визуализации 3 Тесла. РЧ-сборка в данном варианте осуществления представляет собой квадратурную катушку для тела (QBC) типа «птичья клетка», загруженную фантомом, имеющим форму тела женщины. Данная катушка QBC возбуждается двумя независимыми каналами передачи/приема (T/R). Со ссылкой на Фиг.4, как это видно, перпендикулярный срез фантома по центру |B₁ ⁺| является относительно неоднородным. Рассматривая |B₁ ⁺|-шиммирование только относительно области туловища (исключая как руки, так и груди), вариант (a) демонстрирует, что в случае стандартного квадратурного возбуждения, стандартное отклонение |B₁ ⁺| (разделенное на значение среднего поля, без единиц) в области туловища составляет 0,33. При использовании двухканальной передачи стандартное отклонение |B₁ ⁺| может быть уменьшено до 0,23, с улучшением на 30%, как продемонстрировано в варианте (b). Как это видно в варианте (b), шиммированное |B₁ ⁺| все еще не вполне является однородным с более высоким |B₁ ⁺| в верхней правой области и более низким |B₁ ⁺| в нижней левой области. Отношение максимального |B₁ ⁺| к минимальному |B₁ ⁺| составляет 3,6 по сравнению с 7 для стандартного квадратурного возбуждения (a).

Продолжая со ссылкой на Фиг.4, в целях дополнительного улучшения однородности |B₁ ⁺|, в нижнюю левую область и правую область фантома, смежного с фантомом (как отображено на Фиг.3), помещаются два диэлектрических стержня. Диаметр стержней составляет 4 см с длиной в 65 см и диэлектрической константой ε_r=1000. Стержни располагаются на расстоянии 31 см друг от друга. Как это видно в варианте (c), даже хотя сечение двух стержней является относительно малым по сравнению с сечением фантома человеческого тела, распределение поля |B₁ ⁺| повторно распределяется по области шиммирования |B₁ ⁺|. Когда проницаемость ε_r уменьшается до 100, как продемонстрировано в варианте (d), достигается лучшее шиммированное |B₁ ⁺| с отклонением 0,19, что является на 42% лучшим, чем результат 0,33 для случая нешиммированного квадратурного возбуждения; результат также является лучшим, чем отклонение 0,23 по варианту (b), когда используется только РЧ-шиммирование. Отношение максимального |B₁ ⁺| к минимальному |B₁ ⁺| составляет 3,3 - лучше, чем оптимальный результат случая двухканального шиммирования, составивший 3,6 в варианте (b), без использования стержней.

Со ссылкой на Фиг.5a и Фиг.5b, в одном другом сценарии, два стержня одинаковых размеров являются расположенными на расстоянии от фантома, который может моделировать стержни 22, располагающиеся внутри стола 19 для пациента. Расстояние от двух стержней до изоцентра катушки QBC составляет 15,5 см, ε_r=1000 для обоих стержней 22 в данном случае, и данные два стержня 22 являются расположенными на расстоянии 31 см друг от друга. Как это видно из шиммированного |B₁ ⁺| на Фиг.5b, в определенной области шиммирования |B₁ ⁺| стандартное отклонение уменьшается до 0,16, на 52% меньше, чем результат случая нешиммированного квадратурного возбуждения, составивший 0,33 в варианте (a) по Фиг.4, и на 30% меньше, чем результат случая шиммированного квадратурного возбуждения, составивший 0,23 в варианте (b) по Фиг.4 без использования диэлектрических стержней. Отношение максимального |B₁ ⁺| к минимальному |B₁ ⁺| составляет 2,2 по сравнению с 3,6 для случая шиммирования без использования диэлектрических стержней.

Со ссылкой на Фиг.5c и Фиг.5d, когда используются локальные принимающие катушки, с целью улучшения только поля передачи |B₁ ⁺|, может быть использован один диэлектрический стержень. Как продемонстрировано на Фиг.5c и Фиг.5d, в случае |B₁ ⁺|, шиммированного с помощью диэлектрического стержня (ε_r=1000), расположенного налево от фантома, распределение |B₁ ⁺| является почти идентичным распределению в случае с двумя стержнями по Фиг.5a и Фиг.5b. Исходя из модели, левый диэлектрический стержень (Фиг.5c) оказывает большее воздействие на шиммирование |B₁ ⁺|, чем правый диэлектрический стержень, во время РЧ-передачи поля. С другой стороны, правый диэлектрический стержень имеет гораздо большее воздействие на шиммирование |B₁ ⁺| во время приема сигнала МР.

В вышеуказанных вычислениях с использованием модели FDTD была использована модель фантома «в форме» тела женщины с аспектовым отношением 0,60 (ширина «вперед-назад» относительно ширины «вправо-влево» в центральном перпендикулярном срезе туловища). Такие же самые вычисления также повторяются и для модели фантома «в форме» тела мужчины с меньшим аспектовым отношением 0,46 (модифицированной из женской модели посредством убирания груди и уменьшения аспектового отношения). Фиг.6 демонстрирует поле |B₁ ⁺| по центральному перпендикулярному срезу, исключая руки (область шиммирования). Как это видно, с добавлением диэлектрических стержней (ε_r=1000), однородность |B₁ ⁺| также дополнительно улучшается по сравнению со случаем шиммирования без диэлектрических стержней.

С целью дальнейшей оптимизации однородности |B₁ ⁺| с использованием одного или более диэлектрического(-их) стержня(-ей) 22, диаметр стержня, размер, оптимальная проницаемость ε_r, а также положения могут определяться через моделирование FDTD или через другие цифровые вычисления с использованием процессора 20 шиммирования. Диэлектрические стержни могут быть либо передвижными, например, используемыми внутри доступной для пациента области внутреннего отверстия, либо расположенными в постоянных положениях под столом для пациента (то есть в недоступной для пациента области внутреннего отверстия). Диэлектрические стержни могут изготавливаться из материалов без сигналов протонного МР (сильнолегированная вода для подавления сигнала протонов или керамический материал без значительной электрической проводимости). Они являются относительно малыми и могут помещаться в пространство катушки QBC.

Со ссылкой на Фиг.7, в квадратуре с использованием одиночного канала передачи с квадратурным переключателем T/R была задействована модель T/R катушки для головы в 7 Тесла. Между двумя звеньями катушки и моделью головы человека располагается один прямоугольный водяной шар с размерами 4 см × 2,5 см × 16,5 см. Также продемонстрировано вычисленное поле |B₁ ⁺| в центральном перпендикулярном срезе (|B₁ ⁺| является нормализованным относительно поля в центре). Как продемонстрировано, стандартное отклонение |B₁ ⁺| (разделенное на среднее значение, без единиц) для стандартного случая квадратурного возбуждения составляет 0,232. С добавлением одного водяного шара оно уменьшилось до 0,225, с уменьшением неоднородности поля |B₁ ⁺| на 3%. В других случаях, когда используются более чем один водяной шар, размеры и положения этих водяных шаров могут быть оптимизированы. Электропроводимость (уровень солей) также может быть оптимизирована для отдельных водяных шаров, ожидается еще большее улучшение однородности |B₁ ⁺|.

Со ссылкой на Фиг.8, представлен способ шиммирования поля возбуждения B₁. После того как субъект помещается в область исследования, генерируется поле B₁ и его однородность анализируется (этап S100) посредством процессора 20 шиммирования. На основе проанализированного распределения однородности |B₁ ⁺| процессор 20 шиммирования определяет положение, размеры, а также диэлектрическую проницаемость ε_r (этап S102) диэлектрических стержней 22, назначенных к размещению в области 14 исследования, и/или объем и ε_r (этап S104) диэлектрической текучей среды, подаваемой к каждой трубке 24; а также сигнал возбуждения (этап S106) для каждого независимого канала передачи T_x. Привод 26 выбирает и соответствующим образом размещает диэлектрические стержни 22 (этап S108). Контроллер 28 текучей среды соответствующим образом регулирует объем и ε_r диэлектрической текучей среды (этап S110). Факультативно, этапы S100-S110 могут итерационно повторяться в целях оптимизации однородности B₁. Как только устройства пассивного шиммирования 22, 24 настраиваются в соответствии с проанализированным распределением однородности, РЧ-передатчик 44 побуждает катушечные элементы 18, ассоциированные с каждым каналом передачи, прилагать шиммированное поле возбуждения B₁ (этап S112) к области 14 исследования в соответствии с сигналами возбуждения, определенными на этапе S106. Индуцированные сигналы МР принимаются (этап S114) посредством РЧ-приемника 48 через посредство катушечных элементов 18 или назначенной катушки приема в области 14 исследования и реконструируются (этап S116) в представление субъекта в форме изображения посредством процессора 50 данных. Данное представление субъекта в форме изображения отображается на графическом интерфейсе 52 пользователя.

Настоящее изобретение было описано со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления. Специалисты смогут создать модификации и внести изменения после прочтения и изучения вышеприведенного подробного описания. Предполагается, что изобретение следует интерпретировать как охватывающее все такие модификации и изменения, пока они находятся в пределах объема прилагаемой формулы изобретения или ее эквивалентов.

Использование: для магнитно-резонансной визуализации, спектроскопии, а также для других методов ядерного магнитного резонанса. Сущность изобретения заключается в том, что катушечные элементы (18) генерируют поле возбуждения B₁ в области (14) исследования, причем упомянутое поле возбуждения B₁ искажается посредством размещения пациента (например, посредством эффектов длин волн). С целью улучшения однородности поля B₁, между катушечными элементами и субъектом размещаются элементы (22, 24) пассивного шиммирования. В одном варианте осуществления элементы пассивного шиммирования включают в себя один или более диэлектрических стержней (55), размещенных ниже субъекта, которые не генерируют существенного сигнала протонного МР и которые имеют проницаемость, по меньшей мере, 100 и предпочтительно больше чем 500. В другом варианте осуществления на трубки (24), смежные с каждым катушечным элементом, подается диэлектрическая жидкость, причем толщина упомянутой диэлектрической жидкости между катушечным элементом и субъектом регулирует фазу поля B₁, сгенерированного посредством катушечного элемента. Для достижения результата улучшенной однородности РЧ-поля активное шиммирование B₁ может быть скомбинировано с элементами (22, 24) пассивного шиммирования. Технический результат: обеспечение возможности улучшения однородности возбуждения поля возбуждения B₁, а также обеспечение возможности улучшения рабочего процесса МР-визуализации при высоких напряженностях полей и улучшения отношения «сигнал-шум». 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Магнитно-резонансная система (10), содержащая: радиочастотные (РЧ) катушечные элементы (18), смежные с областью (14) исследования, которые генерируют поле возбуждения В1 в области исследования в соответствии со сгенерированным сигналом возбуждения; и
по меньшей мере, одно устройство (22, 24) пассивного шиммирования, размещенное в области (14) исследования между, по меньшей мере, одной РЧ-катушкой (18) и субъектом, которое улучшает однородность в сгенерированном поле возбуждения В1, причем упомянутое, по меньшей мере, одно устройство (22, 24) пассивного шиммирования включает в себя, по меньшей мере, одно из следующего:
стержень (22), выполненный из твердого диэлектрического материала без сигнала протонов и с проницаемостью более 100, размещенный в области (14) исследования в предварительно подготовленном положении ниже субъекта с целью осуществления пассивного шиммирования сгенерированного поля возбуждения В1; и
множество трубок (24), сконфигурированных с возможностью приема варьирующегося объема диэлектрической текучей среды, размещенных смежно с множеством элементов (18) РЧ-катушки с целью осуществления пассивного шиммирования сгенерированного поля возбуждения В1.

2. Магнитно-резонансная система (10) по п. 1, дополнительно включающая в себя:
процессор (20) шиммирования, осуществляющий анализ
распределения В1 сгенерированного поля возбуждения и определяющий, по меньшей мере, одно из положения, размеров и диэлектрической проницаемости для, по меньшей мере, одного устройства (22, 24) пассивного шиммирования, улучшающего однородность распределения В1 с целью оптимизации однородности В1 поля возбуждения.

3. Магнитно-резонансная система (10) по п. 1 или 2, в которой, по меньшей мере, одно устройство пассивного шиммирования представляет собой стержень (22), выполненный из твердого диэлектрического материала.

4. Магнитно-резонансная система (10) по п. 3, дополнительно включающая в себя:
привод (26), размещающий диэлектрический стержень (22) в области (14) исследования в соответствии с распределением однородности области исследования.

5. Магнитно-резонансная система (10) по п. 3, в которой, по меньшей мере, один диэлектрический стержень (22) размещен на нижней стороне субъекта.

6. Магнитно-резонансная система (10) по п. 1, в которой, по меньшей мере, одно устройство пассивного шиммирования включает в себя множество трубок (24) с объемом диэлектрической текучей среды, размещенных смежно с элементами РЧ-катушки.

7. Магнитно-резонансная система (10) по п. 6, дополнительно включающая в себя:
резервуар (28), осуществляющий подачу диэлектрической текучей среды к каждой из трубок (22); и
контроллер (30) текучей среды, осуществляющий управление,
по меньшей мере, одним из объема диэлектрической текучей среды в каждой трубке (22) и диэлектрической проницаемости диэлектрической текучей среды, подаваемой к каждой трубке (22), в соответствии с проанализированным распределением однородности.

8. Магнитно-резонансная система (10) по п. 1, дополнительно включающая в себя:
два или более РЧ-передатчика (44), каждый из которых генерирует сигнал возбуждения для передачи через элементы (18) РЧ-катушки с целью генерирования пассивно шиммированного поля возбуждения.

9. Магнитно-резонансная система (10) по п. 1, в которой элементы (18) РЧ-катушки формируют РЧ-катушку (18) типа "птичья клетка", дополнительно включающая в себя:
два или более РЧ передатчика (44), каждый из которых генерирует сигнал возбуждения для передачи через РЧ катушку (18) типа "птичья клетка" с целью генерирования пассивно и активно шиммированного поля возбуждения.

10. Магнитно-резонансная система (10) по п. 1, дополнительно включающая в себя:
главный магнит (12), генерирующий постоянное магнитное поле в, по меньшей мере, 3 Тесла в области (14) исследования; и
по меньшей мере, один РЧ-приемник (46), принимающий индуцированные сигналы магнитного резонанса (МР) из области исследования, обусловленные сигналом возбуждения.

11. Способ пассивного шиммирования поля возбуждения В1, содержащий этап, на котором:
размещают, по меньшей мере, одно устройство (22, 24)
пассивного шиммирования в области (14) исследования, заданной внутри катушечных элементов (18) РЧ-катушки с целью улучшения однородности поля возбуждения В1, сгенерированного посредством РЧ-катушки, причем упомянутое, по меньшей мере, одно устройство (22, 24) пассивного шиммирования включает в себя, по меньшей мере, одно из следующего:
стержень (22), выполненный из твердого диэлектрического материала без сигнала протонов и с проницаемостью более 100, размещенный в области (14) исследования в предварительно подготовленном положении ниже субъекта с целью осуществления пассивного шиммирования сгенерированного поля возбуждения В1; и
множество трубок (24), сконфигурированных с возможностью приема варьирующегося объема диэлектрической текучей среды, размещенных смежно с множеством элементов (18) РЧ-катушки с целью осуществления пассивного шиммирования сгенерированного поля возбуждения В1.

12. Способ по п. 11, дополнительно включающий в себя этапы, на которых:
анализируют распределение В1 сгенерированного поля возбуждения; и
определяют, по меньшей мере, одно из положения, размеров и диэлектрической проницаемости для, по меньшей мере, одного устройства (22, 24) пассивного шиммирования, улучшающего однородность В1 сгенерированного поля возбуждения.

13. Способ по п. 11 или 12, в котором, по меньшей мере, одно устройство пассивного шиммирования включает в себя по меньшей мере один стержень (22), выполненный из твердого диэлектрического материала без значительного сигнала протонного МР и с проницаемостью более 100, предпочтительно более 500.

14. Способ по п. 13, дополнительно включающий в себя этап, на котором:
с помощью контроллера (30) осуществляют управление, по меньшей мере, объемом диэлектрической текучей среды в каждой трубке (24).

15. Способ по п. 14, дополнительно включающий в себя этап, на котором:
с помощью контроллера выбирают один из множества стержней различных размеров и/или проницаемости в соответствии с размером субъекта, назначенного к обследованию; и
с помощью контроллера располагают выбранный стержень в области исследования.