DE3685947T2

DE3685947T2 - Verfahren zum ausgleich des wirbelstromes eines gradientenmagnetfeldes.

Info

Publication number: DE3685947T2
Application number: DE8686117802T
Authority: DE
Inventors: Gary Harold Glover; Norbert Joseph Pelc
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1986-01-03
Filing date: 1986-12-19
Publication date: 1993-02-18
Anticipated expiration: 2006-12-20
Also published as: EP0228056A2; EP0228056B1; US4698591A; JPS62189057A; DE3685947D1; JPH0349453B2; EP0228056A3

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf magnetische Resonanz- (MR) Techniken. Insbesonders bezieht sich die Erfindung in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel auf ein Kalibrationsverfahren für MR-Gradienten-Wirbelstromkompensationsfilter. Ein relevantes Dokument zum Stand der Technik ist EP-A-164199.
Das Magnetresonanzphänomen wurde in der Vergangenheit von Strukturchemikern in hochauflösenden Magnetresonanz- Spektroskopieinstrumenten zur Strukturanalyse von chemischen Verbindungen eingesetzt. In letzter Zeit wurde MR als medizinische Diagnostikmodalität entwickelt, die Anwendung findet in der Abbildung der Anatomie, sowohl bei der Ausführung in vivo, als auch bei der nichtinvasiven spektroskopischen Analyse. Wie allgemein bekannt, kann das MR-Phänomem innerhalb eines Probenobjekts, wie einem menschlichen Patienten, das innerhalb eines homogenen polarisierenden Magnetfeldes Bo positioniert ist, durch Bestrahlung des Objektes mit HF- Energie bei der Larmor-Frequenz angeregt werden. In medizinischen Diagnoseanwendungen wird dies typischerweise dadurch erreicht, daß der zu untersuchende Patient im Feld einer HF-Spule, die eine zylindrische Geometrie aufweist, positioniert wird, und die HF-Spule durch einen HF-Leistungsverstärker mit Energie gespeist wird. Nach Beendigung der HF-Anregung wird die gleiche, oder eine andere HF-Spule, zur Detektion der MR-Signale verwendet, häufig in der Form von Spinechos, die von dem Volumen des Patienten ausgehen, das innerhalb des Feldes der HF-Spule liegt. Im Falle eines kompletten MR-Scans wird typischerweise eine Mehrzahl von MR-Signalen beobachtet. Die Signale werden zur Ableitung von MR- Bildgebung oder spektroskopischer Information über das untersuchte Objekt verwendet.
Die Anwendung der Magnetresonanz für Abbildungen hängt von der Verwendung magnerischer Feldgradienten zur Kodierung räumlicher Informationen innerhalb des NMR- Signals ab. Es ist zu erwarten, daß jede Abweichung vom idealen Gradientenverhalten eine Abbildungsstörung hervorrufen wird. Beispielsweise entsteht eine unvollkommene Rephasierung der Kernspins und ein damit verbundener Signalverlust, wenn die Gradienten während bestimmter Zeitumkehr-Impulsseguenzen (d.h. Verwendung von 180º Zeitumkehr-HF-Impulsen.) nicht konstant sind. Dieser Effekt äußert sich in späteren Spin-Echos von Multi-Echo (Carr-Purcell-Meiboom-Gill)-Sequenzen. Wenn zusätzlich das Gradientenfeld nicht Null ist, wenn es Null sein sollte ( weil z.B. der vorhergehende Gradientenimpuls noch nicht abgeklungen ist) , dann kann die unbeabsichtigte Phasenverteilung sowohl in gestörten Spektren in den Bildgebungsseguenzen chemischer Verschiebung(CSI) als auch in einer ungenauen Bestimmung der Spin-Spin Relaxationszeit τ&sub2; in Multiecho-Sequenzen resultieren.
Solche Gradientenstörungem können entstehen, wenn die Gradientenfelder mit verlustbehafteten Strukturen innerhalb des Magnets, seines Kryostaten (wenn es ein Magnet mit Supraleitungsauslegung ist) oder des Distanzspulensystems (Shimspulensystem) oder der HF-Abschirmung einkoppeln, die zur Entkopplung der Gradientenspulen von den HF-Spulen verwendet wird. Die Störantwortkomponenten rühren von der Induktion von Strömen in umgebenden Strukturen und/oder vom Energieverlust zu den Distanzspulen her und manifestieren sich als mehrfach räumliches Relaxationsverhalten. Man beobachtet z.B. einen angenähert exponentiellen Anstieg und Abfall von Gradientenfeldern während bzw. nach dem Anlegen von rechteckförmigen Stromimpulsen an die Gradientenspule.
Eine Schaltung wurde vorgeschlagen, die, in einem Ausführungsbeispiel, ein analoges Preemphasis-Filter in der Gradientenstromversorgung verwendet, um den an die Gradientenpule angelegten Strom so zu formen, daß die Störgradientenkomponenten reduziert werden. Das Filter kann eine Anzahl (z.B. zwei) Komponenten mit exponentialem Abfall und einstellbaren Potentiometern (z.B. vier) enthalten, die bei der Systemkalibration eingestellt werden müssen. Eine Meßtechnik wird zum Abtasten (Scannen) des unkorrekten Restgradientenfeldes und zur Berechnung der Potentiometereinstellung aus der Analyse der Daten eingesetzt. Andere Ausführungsformen sind vorstellbar, in denen der Stromimpuls mit anderen Techniken als den Preemhasis-Filtern geformt wird, so z.B. die Erzeugung der gewünschten Stromimpulsform durch einen Computer.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Messung des unkorrekten Feldes zu schaffen und diese Information zur Kompensation der Gradientenstörung einzusetzen.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren bereitzustellen, das die NMR zur Messung der Gradientenantwort nutzt und eine verbesserte Empfindlichkeit bietet.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein NMR- Verfahren zur Messung der Gradientenantwort bereitzustellen, indem das Signal der freien Induktionsabfalls (FID), welches die gesamte integrierte Gradientenhistorie reflektiert, beobachtet wird.

Zusammenfassung der Erfindung.

Es wird ein Verfahren geschaffen zur Charakterisierung der ungewollten, zeitabhängigen Magnetfeld-Gradientenantwort und zu ihrer Kompensation.
Gemäß dem Verfahren wird ein kleines Probeobjekt außerhalb des Isozentrums des Systems, wo der zu kompensierende Gradient nicht Null ist, plaziert. Ein Magnetfeld-Gradientenimpuls wird an die Probe gelegt, dem nach einer variablen Zeit die Anlegung eines 90º HF- Impulses folgt. Die Phase des resultiernden abfallenden FID-Signals wird als Funktion der gesamten Zeit seit dem Ende des Gradientenimpulses beobachtet. Diese Daten werden auf die Gradientenimpulsantwort bezogen und einem Satz von (z.B. zwei oder drei) Exponentialen (Exponentialgleichungen) über Regressionsverfahren (Rückbildungstechniken) angepaßt, wobei ein erster Schätzwert in einer Ausführungsform durch eine chiquadrierte Minimierung einer Taylor-Reihenentwicklung um den ersten Schätzpunkt verbessert wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die für neu erachteten Merkmale der Erfindung werden im Einzelnen in den beigefügten Ansprüchen fortgesetzt. Die Erfindung selbst jedoch, bezogen auf beides, ihre Organisation und Arbeitsverfahren, zusammen mit weiteren Aufgaben und Vorteilen davon, kann am bestem mit Bezug auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den dazugehörigen Zeichnungen verstanden werden, in denen:
Figur 1 die wichtigsten Komponenten eines MR-Systems in der Form eines Blockschaltbildes darstellt;
Figur 2A in gößerem Detail eine konventionelle Kette aus Gradientenverstärker und Gradientenspule zeigt;
Figur 2B eine Kette aus Gradientenverstärker und Gradientenspule darstellt, der gemäß einer Ausführungsforn der Erfindung ein Preemphasis-Filter vorgeschaltet ist;
Figure 3A eine Probe zeigt, die außerhalb des Isozentrums eines MR-Systems plaziert ist;
Figuren 4A und 4B, die ähnlich der Figur 3B sind, die erfindungsgemaßen Pulssequenzen zeigen, die für die Messung der Stör-Gradientenantworten geeignet sind;
Figur 5 ähnlich zu Figur 3B ist, aber positive und negative Gradientenpulse zeigt;
Figur 6 die bevorzugte Ausführungsform einer Pulssequenz zur Messung der Probenposition und zur Messung der Störkomponenten eines Gradientenimpulses entlang einer Achse zeigt;
Figur 7 verschiedene Datenkurven für die Ausführung einer Regressionsanalyse darstellt; und
Figur 8 ein Ausführungsbeispiel eines Preemphasis- Filters zeigt.

Detailierte Beschreibung der Erfindung.

Zuerst werden hier mit Bezug auf Figur 1 die wichtigsten Komponenten eines MR-Systems in der Form eines Blockschaltbildes gezeigt. Es sollte jedoch verstanden werden, daß dies ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung ist und daß tatsächlich die Erfindung nicht geräteabhängig ist. Der Gesamtbetrieb des Systems unterliegt der Steuerung durch ein Host-Computersystem das insgesamt mit 100 bezeichnet ist, welches einen Hauptcomputer 101 (wie einen Data General MV4000) umfaßt. Dem Computer zugeordnet ist auch ein Interface 102, durch das mehrere periphere Computereinheiten und andere NR-Systemeinheiten angeschlossen sind. Unter den peripheren Computereinheiten befindet sich ein Magnetbandtreiber 104, der unter der Steuerung durch den Hauptcomputer zur Archivierung der Patientendaten und Abbildungen benutzt werden kann. Bearbeitete Patientendaten können auch in einer Bildplattenspeichereinheit 110 gespeichert werden. Ein Array-Prozessor 106 wird zur Vorverarbeitung der Daten und für den Bildaufbau eingesetzt. Die Funktion des Bildprozessors 108 ist die Bereitstellung einer interaktiven Bildanzeigemanipulation, wie Vergrößerung, Bildvergleich, und Grauskaleneinstellung. Das Computersystem ist mit Mitteln ausgestattet, um Bildrohdaten (d.h. vor dem Bildaufbau) zu speichern, indem ein Plattenspeichersystem, das mit 112 bezeichnet ist, verwendet wird. Eine Bedienkonsole 116 ist ebenfalls an den Computer durch ein Interface 102 angeschlossen und stellt dem Bediener Mittel für die zweckmäßige Eingabe von Daten für eine Patientenuntersuchung genauso zur Verfügung, wie für die Eingabe zusätzlicher notwendiger Daten für den korrekten MR-Systembetrieb, wie Beginn und Ende von Scan-Vorgängen. Die Bedienerkonsole kann ebenfalls für die Anzeige von Bildern, die auf den Bildplatten oder dem Magnetband gespeichert sind, eingesetzt werden.
Der Computer übt die Steuerung des MR-Systems über die Mitte der Systemsteuerung 118 und des Gradientenverstärkersystems 128 aus. Der Computer kommuniziert mit der Systemsteurung 118 durch ein digitales Kommunikatiosnetzwerk 103 (wie einem Ethernet- Netzwerk) in bekannter Weise. Die Systemsteuerung enthält verschiedene Subsysteme wie das Impulssteuermodul (PCM) 120, einen HF-Sendeempfänger 122, ein Statussteuermodul (SMC) 124, die Spannungsversorgungseinheiten, insgesamt mit 126 bezeichnet, die zur Energieversorgung der Komponenten notwendig sind. Das PCM-Modul verwendet vom Computer 101 bereitgestellte Steuersignale, um digitale Zeit und Steuersignale zu erzeugen, wie die Stromkurven zur Anregung der Gradientenspule als auch für die HF- Hüllkurven, die im Sendeempfänger zur Modulation der HF- Impulse eingesetzt werden. Die Gradientenkurven werden an das Gradientenverstärkersystem 128, das insgesamt aus den Gx, Gy und Gz Verstärkern 130, 132, und 134 besteht, wobei jeder zur Anregung der entsprechenden Gradientenspule in einer Anordnung verwendet wird, die insgesamt mit 136 bezeichnet, und die Teil einer Magnetanordnung 146 ist. Bei Aktivierung erzeugen die Gradientenspulen im wesentlichen konstante Magnetfeldgradienten Gx, Gy und Gz des Magnetfeldes in derselben Richtung wie das Hauptmagnetfeld es erzeugt , wobei die Gradienten auf die wechselseitig orthogonalen X-,Y- und Z-Achsen eines kartesischen Koordinatensystems ausgerichtet sind. Das heißt, wenn das vom Hauptmagneten (nicht gezeigt) erzeugte Magnetfeld in der z-Richtung ausgerichtet und mit Bo bezeichnet ist und das gesamte Magnetfeld in der z-Richtung als Bz bezeichnet wird, dann ist Gx = dBz/dBx, Gy = dBy/dy und Gz = dBz/dz, und das Magnetfeld an jedem Punkt (x, y, z) ist durch B(x,y,z) = Bo + GxX + GyY + GzZ gegeben. Der Gx-Gradient hat keinen Einfluß in der Ebene x = 0. In ähnlicher Weise haben Gy und Gz keinen Einfluß in den Ebenen y = 0 beziehungsweise z = 0. Der Punkt (0,0,0) wird al "Isozentrum" bezeichnet und ist der Punkt im Raum, an dem keiner der Gradienten einen Einfluß ausübt. Das Isozentrum liegt normalerweise im wesentlichen am Zentrum des statischen Magnetfeldvolumens.
Die Magnetgradientenfelder werden in Verbindung mit den vom Sendeempfänger 122 erzeugten HF-Impulsen, dem HF- Verstärker 128 und der HF-Spule 138 zur Enkodierung der räumlichen Informationen in MR-Signale verwendet, die vom untersuchten Bereich des Patienten ausgesandt werden. Die vom Impulssteuermodul bereitgestellten Wellenformen und Steuersignale werden vom Sendeempfänger-Subsystem 122 für die HF-Trägermodulation und die Steuerung des Betriebsmodus eingesetzt, das heißt, Sende- oder Empfangsmodus. Im Sendemodus stellt der Sender dem HF- Verstärker 123 eine den Steuersignalen entsprechende HF- Trägerkurve zur Verfügung, der dann die HF-Spulen 138, die sich innerhalb der Haupmagnetanordnung 146 befinden, mit Energie speist. Die von den angeregten Kernen ausgesandten NMR-Signale werden durch die gleiche oder ein andere HF-Spule, als die für das Senden benutzte Spule, erfaßt. Die Signale werden im Empfangsteil des Sendeempfängers detektiert, verstärkt, demoduliert, gefiltert und digitalisiert. Die bearbeiteten Signale werden zur weiteren Bearbeitung durch eine spezielle unidirektionale Hochgeschwindigkeits-Digitalverbindung 105, die das Interface 102 und den Sendeempfänger 122 verbindet, an den Hauptcomputer übertragen.
Die PCM und SCM-Module sind unabhängige Subsysteme, von denen beide mit dem Hauptcomputer 101, mit peripheren Systemen, wie dem Patienten-Positioniersystem als auch miteinander über dier Verbindung 103 kommunizieren. Die PCM- und SCM-Moduln bestehen jeweils aus einem 16-Bit Mikroprozessor (wie dem Intel-Typ 8086), um die Befehle des Hauptcomputers zu verarbeiten. Das SCM-Modul enthält Mittel zur Erfassung von Informationen bezüglich der Position des Patientenschlittens (nicht gezeigt) und der Position des beweglichen Lichtfächerstrahls (nicht gezeigt) zur Patientenjustierung. Diese Information wird vom Hauptcomputer für die Modifikation der Abbildungsdarstellung und der Rekonstruktionsparameter benötigt. Das SCM-Modul initialisiert auch Funktionen wie die Betätigung der Patiententransport- und Justiersysteme.
Die Gradientenspulenanordnung 136 und die HF-Sendeund Empfängerspulen 138 sind im Innenraum des Magneten montiert, der zur Erzeugung des polarisierenden Magnetfeldes eingesetzt wird. Der Magnet bildet einen Teil der Hauptmagnetanordnung, die das Patientenjustiersystem 148, eine Shimspulen-Spannungsversorgung 140 und die Hauptmagnet-Spannungsversorgung 142 enthält. Die Shimspulen-Spannungsversorgung wird zur Energieversorgung der Shimspulen, die dem Hauptmagneten zugeordnet sind, und die zur Korrektur von Inhomogenitäten im polarisierenden Magnetfeld eingesetzt werden, benutzt. Im Falle eines widerstandsbehafteten Magneten wird die Hauptmagnet-Spannungversorgung 142 zur kontinuierlichen Energeversorgung des Magneten benutzt. Im Falle eines supraleitenden Magneten wird die Spannungsvesorgung dazu benutzt, um den Magneten in den richtigen Arbeitsbereich zu bringen, und wird danach abgetrennt. Im Falle eines Permanentmagneten wird die Spannungsversorgung 142 nicht benötigt. Das Patienten- Justiersystem 148 arbeitet in Verbindung mit einem Patientenschlitten- und Transportsystem 150 und einem Patienten-Positioniersystem 152. Zur Minimierung der Interferenzen von externen Quellen, sind die MR- Systemkomponenten, die durch die Hauptmagnetanordnung, die Gradientenspulenanordnung und die HF-Sende- und Empfangsspulen sowie die Patienten-Handhabungseinrichtungen gebildet sind, in einem HF-geschirmten Raum zusammengefaßt, der insgesamt mit 144 bezeichnet ist. Die Abschirmung wird im allgemeinem durch ein Schirmnetzwerk aus Kupfer oder Aluminium, das den gesamten Raum umschließt, gebildet. Das Schirmnetzwerk dient zum Eimschließen der vom System erzeugten HF-Signale, während es das System von außerhalb des Raumes erzeugten HF- Signalen abschirmt. Ein bidirektionaler Dämpfungswert von ca. 100 dB ist typisch für den Arbeitsfrequenzbereich.
In Figur 2A ist ein Gradientenverstärker 130 (der auch in Figur gezeigt ist) zur Energieversorgung einer Gradientenspule 12 für die Erzeugung des Gx-Gradienten dargestellt. Unter idealen Arbeitsbedingungen würde ein an den Verstärker 130 angelegter rechteckiger Stromimpuls 14, so wie bei 16 dargestellt, verstärkt, und wenn er zur Energieversorgung der Gradientenspule eingesetzt wird, würde daraus die Erzeugung eines im wesentlichen rechteckigen Manetfeld-Gradientenimpulses 18 resultieren. Jedoch hat aufgrund der bereits hierin beschriebenen Kopplung zu verlustbehafteten Strukturen und Störkomponenten wegen der Induktion von Wirbelströmen der resultierende Magnetfeldgradient in der Praxis eine endliche Anstiegszeit, wie bei 20 dargestellt, und eine endliche Abfallzeit wie bei 22 dargestellt. Wie bereits zuvor angedeutet, können solche Gradientenverformungen zu einem Signalverlust und zu einer unerwünschten Phasenverteilung führen.
Gemäß einer Ausführungform der Erfindung können die Gradientenverformungen dadurch reduziert werden, daß durch Anlegen eines Stromimpulses 14, wie in Figur 2B gezeigt, an ein Preemphasis-Filter 24 dieser Stromimpuls, wie bei 26 dargestellt, in der Weise vorverformt wird, daß der verstärkte Stromimpuls 28, der an die Gradientenspule angelegt wird, den gewünschten rechteckigen Gradientenimpuls 18 erzeugt. Da in typischen MR-Anwendungen Gradientenimpulse letzlich in jeder Achse des kartesischen Koordinatensystems angelegt werden, würde ein MR-System zur Durchführung der Erfindung Mittel aufweisen, die funktionell den in Figur 2B dargestellten ähnlich sind, um eine Korrektur entlang allen Achsen zu erreichen. Zur Vereinfachung jedoch bezieht sich die folgende Diskussion nur auf eine der Achsen.
Zur Bestimmung, wie der Stromimpuls 14 in Figur 2B vorverformt und deswegen das Preemphasis-Filter 24 kalibriert werden muß, um die gewünschte Verformung zu erhalten, muß die Natur der zu eliminierenden Gradientenvrformung zuerst gemessen und analysiert werden. Die Art, wie dieses unter Verwendung eines MR- Systems erreicht wird, wird im folgenden beschrieben.
Figur 3A stellt eine Probe 30 dar, die aus einer MR- aktiven Substanz besteht, normalerweise eine eine kleine Flasche die ca. 1 cm³ Wasser enthält, positioniert in einem Abstand "x" vom Gradientenursprung, der mit "0" bezeichnet ist (das ist das Isozentrum des Systems), an dem der Gradient ungleich Null ist. Probe 30 dient als Quelle der NMR-Signale die zum Studium der Gradientenverformung bei Verwendung der in Figur 3B dargestellten Impulssequenz benutzt wird. Figur 3B zeigt nur einen angelegten Gradienten, z.B. entlang der x-Achse eines Objekts. Wie bereits vorher beschrieben, würde der zu beschreibende Vorgang in der Praxis für andere Achsen wiederholt werden, entlang denen kompensationsbedürftige Gradienten angelegt sind.
Es ist vielleicht hilfreich, zunächst eine intuitive Erklärung des zugrundeliegenden Prinzips des vorliegenden Meßverfahrens zu betrachten. Wie in Figur 3B gezeigt, folgt einem Gradientenimpuls ein angelegter 90ºHF-Impuls, der ein FID-Signal erzeugt. Liegen keine Störgradientenkomponenten vor, so ist das Probeobjekt für die gesamte Zeit während des FID-Signals in ein konstantes magnetisches Feld eingetaucht. Als Resultat bleibt die augenblickliche Frequenz des FID-Signals als Funktion über der Zeit konstant. Wenn jedoch dem Gradientenimpuls Störkomponenten folgen, wie in der gestrichelten Kurve von Figur 3B gezeigt, dann variiert das Magnetfeld am Probenobjekt während des FID-Signals und damit die augenblickliche Frequenz des FID-Signals. In Figur 3B ist ein Impuls gezeigt, der gerade kurz vor einem 90º HF- Impuls angelegt wird. Das resultierende FID-Signal wird eine Phaseninformation enthalten, deren augenblicklicher Wert zum Zeitpunkt "t" vom Zeitintegral des Gradienten seit dem Anlegen des HF-Impulses abhängt.
Das FID-Signal 5(t), das man von einer Probe mit eindimensionaler Dichteverteilung P(x) (d.h integriert über die y- und z-Richtungen) und der Spin-Spin Relaxationszeit T&sub2;(x) ist:
wobei γ das gyromagnetische Verhältnis ist, Gx(t) die interessierende Gradientenantwort darstellt und ω ein konstanter Resonanzfrequenzoffset ist, der später noch detailierter besprochen wird. Wenn das Objekt klein ist (der Effekt der Objektgröße wird weiter unten noch in Gänze besprochen), dann ist die Phase des Signals 5(t)
Man sieht, daß die Phase des FID-Signals eine Information über die Gradientenantwort Gx(t) enthält. Die vorliegende Erfindung nutzt diese Information, um mit Hilfe dieser gemessenen Phase die Störgradientenantwort zu charakterisieren. Ein weiteres Ziel ist es, die gemessene Information zur Vorkompensation der Stromkurve des Gradientenverstärkers zu nutzen, um so die gewünschten Gradientenfelder zu erzeugen. Folglich braucht man im Prinzip nur die Phase als Funktion der Zeit aus dem FID-Signal zu extrahieren, um die Störgradienten zu charakterisieren. In der Praxis jedoch kann die Phasenverteilung wegen sowohl der Inhomogemität des konstanten Bo als auch wegen der gradienteninduzierten Inhomogenität zu einem T&sub2;*-Abfall führen, der wesentlich kürzer ist als die charakteristischen Relaxationszeiten des Gradienten. In diesem Falle wird das FID-Signal abklingen, bevor die volle Störkomponente der Gx(t)-Kurve abgetastet worden ist.
Als Resultat des T&sub2;*-Abfalls kann ein einzelnes Experiment, wie es in Figur 3B dargestellt ist, das Gradientenfeld nur für eine Zeit vergleichbar mit T&sub2;* charakterisieren. Nehmen wir an, daß der 90º HF-Impuls dem Gradientenimpuls im wesentlichen ohne Verzögerung folgt, und daß das FID-Signal in einer Zeitspanne von TAD ms (TAD≤ T&sub2;*) unmittelbar auf den HF-Impuls folgend gemessen wird. Diese Messung wird dann das Gradientenfeld für die ersten TAD ms nach Abschalten des Stromimpulses charakterisieren.
Nehmen wir jetzt an, daß das Anlegen des HF-Impulses um T&sub3; ms nach Abschalten des Gradientenimpulses verzögert wird, und daß das FID-Signal wieder für TAD ms nach dem HF-Impuls gemessen wird. Wenn T&sub3; < TAD ist, wird es möglich sein, die Daten von diesem und dem vorhergehenden (T&sub3; = 0 ) Experiment zu kombinieren, um damit das Gradientenfeld für einen längeren Zeitraum zu charakterisieren. Dieser Prozess kann wiederholt werden, so daß die gesamte Störantwort gemessen werden kann.
Die Impulssequenz von Figur 3B wird daher, wie in Figur 4A gezeigt, so modifiziert, daß eine variable Zeitverzögerung T&sub3; zwischen dem Gradienten- und dem HF- Impuls eingefügt wird. Man erhält dann eine Anzahl kurzer Meßperioden der Länge TAD ≤ T&sub2;*, wobei T&sub3; mit Zeiten ΔT&sub3; TAD zwischen den Meßperioden inkrementiert wird. Auf diese Weise kann der gesamte Störgradienteabfall in kleinen überlappenden Segmenten durch das A/D- Meßperiodenfenster geschoben werden. In einer Implementation wurde TAD zu 10 ms gewählt, während die Änderung in der Verzögerung zwischen den Segmenten 8 ms war, wie in Figur 4B gezeigt, in der auch A/D&sub1;, A/D&sub2; usw. nebeneinanderliegende überlappende Segmente in der Messung der Störgradientenantwortkurve anzeigen. Die gesamte Phasenkurve 22 erhält man dann durch die Kombination der getrennten Meßperioden 34, 35 und 36, wie in Figur 4B gezeigt.
Bei der Analyse der Phasendaten von jeder Meßperiode und dem Prozess der Kombination der Daten von den verschiedenen Meßperioden wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß φ(t) (Gleichung 2) kontinuierlich ( stetig ) ist. Auf diese Weise können Werte von f(t) viel größer als 2π durch "Abwickeln" der gemessenen Phase gemessen werden, obwohl die Phase an jedem einzelnem Zeitpunkt nur über Modulo 2π berechnet werden kann. In ähnlicher Weise werden die verschiedenen Segmente dadurch kombiniert, daß man die Stetigkeit von φ(t) an den Segmentgrenzen erzwingt. Für eine bessere Anpassung der Segmente an den Grenzen ist es vorteilhaft, die Segmente etwas überlappen zu lassen.
Auf diese Weise kann φ (t) über Zeitspannen wesentlich größer als T&sub2;*, die lange genug sind, um den Störgradientenabfall voll zu charakterisieren, gemessen werden. Eine geeignete Analyse dieser Daten ergibt dann die gewünschte Form der Charakterisierung in Form von z.B einer multiexponentiellen Zerlegung. Die nachfolgende Diskussion wird die Theorie und die zum Erhalt der Zerlegung benutzte Regressionsanalyse vollständiger beschreiben.
Die Impulsantwort auf den Gradienten sei h(t). Wegen der Leichtigkeit, mit der gemessene Parameter in Werte von Schaltkreiskomponenten umgesetzt werden können, und weil gefunden wurde, daß dies eine gute Approximation ist, ist es zweckmäßig, die Impulsantwort des Gradientensystems durch die Summe einer begrenzten Anzahl von Exponentialtermen zu approximieren. Folglich ist h(t) definiert durch:
wobei δ(t) die Dirac-Deltafunktion ist und gk und λk die Amplituden- und Anstiegskonstante der k'ten Exponentialkomponente darstellen. Die Gradientenantwort erhält man durch die Faltung der Impulsantwort mit der Anregungsfunktion. Für eine rechteckige Anregung und Impuls erhält man die Definitionen für die in Figur 4A gezeigten Zeitparameter:
wobei
ein dimensionsloser Amplitudenkoeffizient ist. Gleichung 4 drückt die Gradientenamplitude gerade nach dem Ende des Gradientenimpulse aus, mit der Annahme, daß eine unbegrenzte Zeit seit jeder vorherigen Anregung verstrichen ist. Nach Beendigung der Anregung gilt:
Einsetzen der Gleichung 6 in Gleichung 2 ergibt:
wobei τk = λk&supmin;¹ die Relaxationszeit ist. Folglich können bei bekannter Position x (Figur 3A) und bekanntem Offset Δω und wenn φ(t)durch Messung von S(t) bekannt ist, die Koeffizienten ak und λk, die zur Kalibration des Preemphasis-Filters 24 (Figur 2B) benötigt werden, durch chi-quadrierende Minimierungstechniken, wie bereits vorher diskutiert, gewonnen werden.
Der Phasenoffset Δωt leitet sich vom Frequenzsynthesi\zeroffset und/oder von der Feldinhomogenität ab. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Frequenz Δω durch die Ausführung einer zweiten Messung mit umgekehrten Vorzeichen des Gradienten Gx&supmin;(t) im Vergleich zum vorhergehenden Gradientenimpuls Gx&spplus;(t), wie in Figur 5 gezeigt, ermittelt. Die resultierenden Signale S&spplus;(t) und S&supmin;(t) haben entgegengesetzte Phasen, wie durch die hochgestellten + und - Vorzeichen angedeutet ist. Da die Phase wegen des Offsets in Gleichung 7 das Vorzeichen nicht wechselt, wenn das Gradientenvorzeichen umgedreht wird, fällt die Frequenzoffsetkomponete heraus, wenn beide Messungen voneinander subtrahiert werden. Dies ist analog zum Verfahren, das in der US-A-4.443.760 offenbart und beansprucht ist.
Die Art, wie die Position "x" der Probe 30 (Figur 3A) mit Hilfe von MR bestimmt wird, wird im Folgenden beschrieben. Die Position der Probe wird aus dem Spektrum eines Gradientenrefokussierten Spin-Echos, wie in Figur 6 dargestellt, ermittelt.
Die Impulssequenz von Figur 6 ähnelt der von Figur 5 mit der Ausnahme, daß sie ein Bildgebungsexperiment zur Messung von "x" enhält. Das Experiment umfaßt die anfängliche Anlegung eines 90º HF-Anregungsimpulses, gefolgt von der Anlegung von Gradientenimpulsen 40 und 42 entgegengesetzter Polarität , die das Spin-Echo erzeugen. Der Gradientenimpuls 42 ist der Auslese-Gradientenimpuls wobei z.B. Gp = 120 mg/cm, 1mg=10&sup7;T ist). Wenn, wie bereits zuvor diskutiert, eine Gradientenkorrektur entlang anderer Achsen (z.B. y und z) gewünscht wird, wäre ein ähnliches Bildgebungsexperiment enlang dieser Achsen notwendig, um die Position ("y" und "z" ) der Probe zu messen.
In Figur 6 sei Gp die Amplitude des Auslesegradienten. Dann ist die Frequenz für die Probe an der Position "x":
wobei Δω ein konstanter Offset ist. Die Offsetfrequenz wird durch Aufsummieren der Hälfte der Ansichten mit negierten Gp und durch Subtraktion der Frequenzen der beiden Halbscans entfernt, wie bereits zuvor beschrieben. Die Frequenzen werden durch eine üblich gewichtete Momentanalyse der Spektren gefunden.
Der Grund, warum ein Spin-Echo zur Messung von "x" anstatt geometrischer Mittel benutzt wird, liegt darin, daß (1) der Ursprung (der Nullpunkt) des Gradiennten eventuell schwer zu finden ist, und daß (2) der Gradient eventuell nicht perfekt linear ist, speziell in den Ecken des Bildfeldes. Folglich werden durch die Verwendung der Magnetresonaz-Signale zur Berechnung von "x" jedwede Fehler in Go (Figur 6) durch die gleichen Fehler in Gp kompensiert. Nur das Verhältnis von Gp/Go ist von Bedeutung.
Als nächstes wird der Effekt der Verwendung einer Probe mit endlicher Größe diskutiert. Wenn die Probe nicht unendlich groß ist, wie in der vorrausgegangenen Diskussion angenommen, dann wird die Störgradientenantwort eine Dephasierung über der Breite der Probe 30 bewirken. Dieser Effekt ist wie T&sub2;* so, daß er die FID- Dauer begrenzt und die Abhängigkeit zwischen φ (t) und der Phase von S(t) ändern kann.
Der Einfachheit halber sei eine rechteckige Probe der Breit 2a mit dem Mittelpunkt bei "x" angenommen. Das FID-Signal ist dann:
Folglich ist S(t) durch die sinc-Funktion amplitudenmoduliert (wobei sinc eine auf diesem Fachgebiet gebräuchliche Schreibweise für sinx/x bedeutet). Von Gleichung 10 her ist zu beachten, daß die Endlichkeit der Probe die Phasenmessung nicht stört, da arg (S(t) = φ(t). Man kann zeigen, daß diese Abhängigkeit für jedes symmetrische Objekt gilt. Folglich entsteht in der Messung kein Fehler, wenn die Probe symmetrisch ist, sogar dann, wenn sie nicht unendlich ist.
Der Modulationseffekt kann abgeschätzt werden, indem man den Gradienten während des FID-Signals konstant läßt. Dann erscheint die erste Nullstelle in der Amplitude zum Zeitpunkt T&sub2;*, wobei gilt:
Folglich erhält man eine obere Grenze für den Gradienten G&sub0;, indem man die Dauer des FID-Signals T&sub2;* gleich der A/D-Fensterdauer setzt. Wenn z.B. α = 8% und für T&sub2;* ≥ 10 ms gewünscht ist, dann ist Go ≤ 200 mgauss/cm.
Die endgültige Datenermittlung nach der Phasenoffsetkorrektur und der "x" Bestimmung ist:
Folglich werden die Koeffizienten Ak, τk in der Reihenentwicklung gesucht:
wobei Nm Messungen zu den Zeitpunkten ti existieren und folgende Gleichung gilt:
In einem Bildgebungssystem findet man, daß zwei oder drei Exponentiale ganz gut zu den Daten passen. In anderen Anwendungen können weniger oder mehr Exponentialkomponenten benötigt werden. Die Techniken für die Entscheidung, wieviele Terme benötigt werden, sind im Fachgebiet wohl bekannt, wie z.B. in einer Veröffentlichung von Bevington beschriebenn, die hierin später noch näher bezeichnet wird.
Zur Charakterisierung der Störgradientenantwort müssen die Koeffizienten (Ak) und (τk) berechnet werden. Eine brauchbare Annäherung ist die Durchführung der Verfahren der kleinsten Quadrate (oder die x² Minimierung). Wie man in Gleichung 13 sieht, ist der anzupassende Ausdruck in diesen Koeffizienten nichtlinear. Verfahren für eine nichtlineare x² Minimierung sind gut bekannt. Einige davon sind in der Veröffentlichung von Bevington beschrieben. Eine Beschreibung eines Verfahrens zur Anpassung der Daten eines speziellen Bildgebungssystems wird jetzt gegeben. Entweder zwei oder drei Exponentialterme können angepaßt werden.
Zuerst wird eine vorläufige Anpassung für den Term mit der längsten Zeitkonstante berechnet. Für diese vorläufige Anpassung werden die Daten für späte Zeiten benutzt, wie in Figur 7A gezeigt, so daß die Terme mit kürzerer Zeitkonstante vernachlässigt werden können. Für die Zeit "t" größer als die kürzeren Zeitkonstanten gilt:
wobei N der Exponentialterm mit der längsten Zeitkonstante ist und Gleichung 16 gilt:
Ein konventionelles iteratives x² Minimierungsverfahren wird zur Berechnung von Ao, AN und τN eingesetzt (Gleichung 15). Die Koeffizienten AN und τN schließen die vorläufige Anpassung des Terms mit der längsten Zeitkonstante mit ein. Als nächstes wird dieser längste Term von den gemessenen Daten subtrahiert:
und diese modifierten Daten werden zur Ausführung einer vorläufigen Anpassung für den Term mit der zweitlängsten Zeitkonstante eingesetzt. Wiederum wird ein Datenfenster so gewählt, daß die Effekte aller verbleibenden Terme vernachlässigt werden können. Dies ist graphisch in Figur 7B dargestellt. Mit Hilfe eines Verfahrens, das dem oben beschriebenen ähnelt, werden AN-1
und τN-1 berechnet. Wenn drei Zeitkonstanten berücksichtigt werden, wird der Prozeß der Subtraktion der vorläufigen Anpassung und Berechnung der Koeffizienten für den nachst kürzeren Term wiederholt, wie in Figur 7C gezeigt.
Auf diese Weise werden die vorläufigen Werte für die Koeffizienten berechnet. Es wurde gefunden, daß durch eine weitere Bearbeitung, speziell um alle Exponentialterme gleichzeitig anzupassen, das Anpassungsergebnis verbessert werden kann. Ein einfaches Verfahren besteht darin, die Zeitkonstanten (τK) auf die vorher geschätzen Werte fixiert zu halten, aber die Werte der Amplituden (AK), die die x² minimieren, zu berechnen. Wie man aus Gleichung 13 ersieht, ist diese Anpassung in den Amplitudenkoeffizienten linear und involviert somit eine direkte lineare "kleinste Quadrate"-Anpassung und die Lösung eines N*N Gleichungssystems.
Eine anderes Berechnungsverfahren, das für brauchbar befunden wurde, besteht in der Verbesserung der Anpassung durch eine Marquardt-Prozedur mit einer Taylor Reihenentwicklung der x² Funktion um den anfänglichen Schätzwert und einer Berücksichtigung der Terme nur bis zu den ersten Ableitungen, wie es in P.R. Bevington " Data Reduction and Error Analysis for the Physical Sciences ", Mc Graw Hill Book Co. ,N.Y., 1969, Seiten 232- 235, beschrieben ist. Dieses Verfahren funktioniert gut, wenn der erste Schätzwert einigermaßen zutrifft. Ein 2N*2N lineares Gleichungssystem wird mit numerischen Standard-Matrixinversionstechniken gelöst. Es wurde gefunden, daß die digitale Rechengenauigkeit, sogar bei Verwendung von Doppelpräzisions-Fließkommaarithmetik, die Genauigkeit der Koeffizientenannäherung einschränken kann. Um die Genauigkeit der Näherung zu steigern, werden nur die Zeitkonstanten, die aus dieser Marquardt-Prozedur resultieren, beibehalten. Die Amplitudenkoeffizienten werden mit der oben beschriebenen linearen Näherungsprozedur berechnet.
Folglich besteht die gesamte Näherungsprozedur aus: (a) einer vorläufigen Anpassung an jeden Exponentialterm durch Subtraktion der vorhergegangenen Anpassung und Verwendung nur einer Untermenge der Daten; (b) Beibehaltung nur der Zeitkonstanten-Koeffizienten (τK) und Berechnung neuer Amplitudenkoeffizienten (Ak) mit einer linearen Anpassungsprozedur; (c) Entwicklung des x²-Ausdrucks mit Hilfe einer Taylor-Reihe um den vorherberechneten Anpassungswert und Berechnung einer neuen Anpassung zur Minimierung von x²; und (d) Beibehaltung nur der Zeitkonstantenkoeffizienten τk und Berechnung neuer Amplitudenkoeffizienten ( Ak ) mittels einer linearen Anpassungsprozedur.
Die Schritte (c) und (d) werden so lange wiederholt, bis x² nicht mehr signifikant kleiner wird.
Oben beschriebene Gleichung 7 nimmt an, daß sich die Gradientenantwort während der Zeit der verstrichenen Sequenz seit jedem vorhergegangengen Impuls wieder voll aufgebaut hat. In der Praxis ist dies für Komponenten mit langen Zeitkonstanten τk (d.h. τk vergleichbar oder größer als die Abstandszeit zwischen den Gradienten) nicht der Fall, und es muß die nachfolgend beschriebene Korrektur durchgeführt werden.
Angenommen k(t) wird mit drei Exponentialkomponenten (N=3) dargestellt, und nur die dritte (k=3) Komponente weist eine ausreichend lange Zeitkonstante auf, die für den vorliegenden Effekt wirksam ist. Wegen der Anlegung der oben beschriebenen Gx&spplus;(t) und Gx&supmin;(t) Gradienten, existieren zwei Gradienten mit wechselndem Vorzeichen in der Pulssequenz, wie in Figur 5 dargestellt. Für diese Sequenz gilt für das dem postiven Impuls folgende Feld nach Einstellung des dynamischen Gleichgewichtszustands:
wobei Go(t) den Gradienten bei Abwesenheit der Überlappung von Störkomponenten (Gleichung 7) darstellt, und wiederum vorrausgesetzt wird, daß nur die dritte Exponentialkomponente der Impulsantwort für diesen Überlappungeseffekt von Bedeutung ist. Eine ähnliche Gleichung gilt für den Störgradienten, der dem negativen Impuls Gx&supmin;(t) folgt. Da die gesamte offsetkorrigierte Phase proportional der Differenz zwischen Gx&spplus;(t) und Gx&supmin; (t) ist, ist die gesamte Phase gerade wegen der langen Komponente (von Gleichung 18) gleich:
wobei φ&sub3;&sub0; die unendliche TR-Phase gegeben durch Gleichung 7 für k=3 darstellt. Da, wie gezeigt wird, α3 proportional zu φ&sub3; ist, wird das korrigierte α&sub3; zu:
wobei α&sub3; (ber.) die unkorrigierte Messung darstellt.
Sobald die Koeffizienten der Impulsantwort, wie oben diskutiert, ermittelt sind, kann das Rückfaltungsfilter (Preemhasis-Filter) wie folgt bestimmt werden.
Die Bedeutung der in Gleichung 3 gegebenen Impulsantwort liegt darin, daß bei einer ersten Anwendung eines Rückfaltungsfilters k(t) = h(t)&supmin;¹ auf die Anregung, die Nettoimpulsantwort der gewünschten Anregung folgt. Folglich erhält man das Preemphasis-Filter als Inverse der Impulsantwort. Zur Berechnung soll:
die Fehlerfunktion &epsi;(t) definieren. Dann kann verifiziert werden (h*k=δ(t)), daß das geeignete Filter:
ist, wobei "*" die Faltung darstellt. Zu beachten ist, daß bei Werten von &epsi; in der Größenordnung α 5% die Terme höherer Ordnung &epsi;*&epsi;, usw. vernachlässigt werden können. Vorzugsweise wird nur der erste Term beibehalten, da dann, in einer Ausführungsform, das Preemphasisfilter gerade eine Reihenschaltung von RC-Netzwerken erster Ordnung mit den Amplituden αk und Zeitkonstanten τk ist.
Ein Ausführungsbeispiel eines Preemphasis-Filters, wie Preemphasis-Filter 24 in Figur 2, ist in Figur 8 in Schaltbildform dargestellt. Der Verstärker besteht aus einem Operationsverstärker 80 und den Filterkomponenten 82, 83, 84. Das vorverformte Ausgangssignal wird an den Gradientenverstärker (d.h. 130, Figur 2B) zur Speisung der Gradientenspule angelegt. An seinem Eingang wird der Operationsverstärker durch einen Stromimpuls 14 durch den Eingangswiderstand Ro und durch ein oder mehrere parallelgeschaltete RC-Netzwerke 82-84 gespeist. Die Anzahl der Netzwerke hängt von der gewünschten Präzision der Preemhasis ab, die an den Stromimpuls 14 zum Erreichen der Gradienteimpulskompensation anzulegen ist. Die gestrichelten Linien 86a und 86b deuten an, daß zusätzliche Netzwerke bei Bedarf angefügt werden können. Jedes RC-Netzwerk umfaßt an seinem Eingang einen Kondensator (d.h. C1), der in Serie zu einem variablen Ausgangswiderstand (d.h. R1) geschaltet ist. Der gemeinsame Punkt zwischen Kondensator und variablen Widerstand ist über einen zweiten variablen Widerstand (d.h. R2) mit Masse verbunden. Die in Figur 8 gezeigte Schaltung ermöglicht drei Exponentialkorrekturen ( da drei RC-Netzwerke vorhanden sind) . Es wurde gefunden, daß in einigen Anwendungen zwei Netzwerke eine ausreichende Korrektur (Preemphasis) gewährleisten.
Nach Berechnung der Koeffizienten können die Widerstandseinstellungen der variablen Widerstände (d.h., R1-R6) in den RC-Netzwerken erhalten werden. Im Prinzip wird die gemessene Antwort perfekt kompensiert, wenn die Antwort des Verstärkers 24 bei der Berechnung perfekt modelliert wurde. Natürlich können In der Praxis die Bauelementtoleranzen der Kondensatoren einige Abweichungen vom Ideal verursachen. in diesem Falle kann ein iterativer Korrekturschritt eingesetzt werdem, wobei die gemessene Antwort nach der Korrektur an einen neuen Satz von Exponentialgleichungen unter Beibehaltung der vorherigen Zeitkonstanten angepasst wird, und die resultierenden Fehleramplituden für jedes Bauteil auf den vorherigen Wert aufaddiert werden. Dieser iterative Prozeß kann wiederholt werden, obwohl man gefunden wurde, daß in einigen Fällen keine Iterationen notwendig sind.
Obwohl oben ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben wurde, das ein Exponential-Preemphasisfilter verwendet, bleibt anzumerken, daß andere Filterimplementationen (wie Aktivfilterdesigns) von Fachleuten erdacht werden können. Zusätzlich sind Ausführungsbeispiele vorstellbar, bei denen nach der Messung der abfallenden Störkomponente die Preemhasis (oder Vorverformung) des die Gradientenspule speisenden Signals durch Einsatz von Softwaretechniken ohne die Hilfe von Preemhasisfiltern erreicht wird.
Gemäß derartigen Softwaretechniken, kann z.B., sobald k(t) mit Hilfe von Gleichung 22 gefunden wurde, diese Funktion mit Hilfe numerischer Faltungstechniken auf die Daten zur Erzeugung der Gradientenkurve angewandt werden, bevor die Gradientenkurve an die Gradientenverstärker angelegt wird.
Folglich sei w(tk) die gewünschte Gradientenkurve, die entlang spezieller Achsen anzulegen sei. Dann ist die korrigierte Kurve, die an den Gradientenverstärker angelegt werden muß, für die tatsächlich zu korrigierende Impulsantwort:
wobei N die Anzahl der Punkte im abgetateten Filterkern k bezeichnet. Diese Operation kann entweder mit einem Computer (wie dem Computer 101, Figur 1) durchgeführt werden, bevor die Kurve in einem Auslesespeicher abgespeichert wird, oder sie kann nahezu in Echt zeit durch Berechnung aus einer gespeicherten Kurve w(tk) durchgeführt werden.

Claims

1. Verfahren für eine Magnetfeld- Gradientenspulenkompensation, enthaltend die Schritte:

(a) Positionieren einer MR-aktiven Probe (Sample) in einem polarisierenden Magnetfeld und entfernt von dem Isozentrum von einer MR-Scannereinrichtung,

(b) Anlegen eines Gradientenpulses entlang wenigstens einer Achse der MR-Scannereinrichtung,

(c) Anregen der Probe mit einem HF-Erregungspuls innerhalb einer vorbestimmten Zeit nach dem Anlegen des Gradientenpulses, um so ein MR-Signal zu generieren,

(d) Messen und Speichern als Daten der Phase des MR- Signals in bezug auf eine Referenzphase und als eine Funktion der Gesamtzeit seit dem Anlegen des Gradientenpulses,

(e) Berechnen der Impulsantwort auf den Gradientenpuls unter Verwendung der gespeicherten Phasendaten und Speichern derselben als Daten und

(f) Berechnen der Werte von einer Kompensationsschaltung, die mit der Gradientenspule verwendet wird, unter Verwendung der gespeicherten Impulsantwortdaten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte (b) bis (d) mehrere Male wiederholt werden, um mehrere Sätze von Phasendaten zu erzeugen, wobei jeder Satz die Phase des MR- Signals über einem unterschiedlichen Zeitintervall nach dem Anlegen des Gradientenpulses darstellt, und die gespeicherten Phasendaten über der Gesamtzeit seit dem Anlegen des Gradientenpulses durch Verketten der Sätze von Phasendaten erzeugt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte (a) bis (f) für jede Achse des MR-Scanners wiederholt werden, entlang der eine Magnetfeldgradientenspule einen Magnetfeldgradienten erzeugt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Berechnung der Werte der Kompensationsschaltung nach Schritt (f) eine Rückbildungstechnik aufweist, um mehrere Exponentiale an die gespeicherten Impulsantwortdaten anzupassen.

5. Einrichtung für eine Magnetfeldgradienten- Spulenkompensation, enthaltend

(a) Mittel zum Positionieren einer MR-aktiven Probe (Sample) in einem polarisierenden Magnetfeld und entfernt von dem Isozentrum einer MR-Scannereinrichtung,

(b) Mittel zum Anlegen eines Gradientenpulses entlang wenigstens einer Achse der MR-Scannereinrichtung,

(c) Mittel zum Anregen der Probe mit einem HF-Erregerpuls innerhalb einer vorbestimmten Zeit nach dem Anlegen des Gradientenpulses, um ein MR-Signal zu generieren,

(d) Mittel zum Messen und Speichern als Daten der Phase des MR-Signals in bezug auf eine Referenzphase und als eine Funktion der Gesamtzeit seit dem Anlegen des Gradientenpulses,

(e) Mittel zum Berechnen der Impulsantwort auf den Gradientenpuls unter Verwendung der gespeicherten Phasendaten und Speichern derselben als Daten und

(f) Mittel zum Berechnen der Werte einer Kompensationsschaltung, die mit der Gradientenspule verwendet wird, unter Verwendung der gespeicherten Impulsantwortdaten.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, wobei die durch die Mittel (b) bis (d) ausgeführten Funktionen mehrere Male wiederholt werden, um mehrere Sätze von Phasendaten zu erzeugen, wobei jeder Satz die Phase des MR-Signals über einem unterschiedlichen Zeitintervall nach dem Anlegen des Gradientenpulses darstellt, und die gespeicherten Phasendaten über der Gesamtzeit seit dem Anlegen des Gradientenpulses durch Verketten der Phasendatensätze erzeugt werden.

7. Einrichtung nach Anspruch 5, wobei die durch die Mittel (a) bis (f) durchgeführten Funktionen für jede Achse des MR-Scanners wiederholt werden, entlang der eine Magnetfeldgradientenspule einen Magnetfeldgradienten erzeugt.

8. Einrichtung nach Anspruch 5, wobei die Berechnung der Werte der Kompensationsschaltung, die durch die Mittel (f) durchgeführt wird, eine Rückbildungstechnik aufweist, um mehrere Exponentiale an die gespeicherten Impulsantwortdaten anzupassen.