ES2326028T3

ES2326028T3 - Procedimiento de compensacion en aparatos de formacion de imagenes por resonancia magnetica nuclear (rmn) de corrientes de foucault inducidas por gradientes.

Info

Publication number: ES2326028T3
Application number: ES03101922T
Authority: ES
Inventors: Davide Carlini
Original assignee: Esaote SpA
Current assignee: Esaote SpA
Priority date: 2002-07-01
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2009-09-29
Anticipated expiration: 2023-06-27
Also published as: DE60327285D1; ITSV20020030A1; US6867590B2; US20040046554A1; EP1378759B1; ATE429650T1; EP1378759A1

Abstract

Un procedimiento de compensación de corrientes de Foucault inducidas por la conexión y desconexión de campos magnéticos en bobinas de gradiente en aparatos de formación de imágenes por RMN, procedimiento que incluye al menos dos ciclos de compensación que comprenden las siguientes etapas: a) Realizar al menos una detección del campo magnético generado por la corriente que circula en una bobina de gradiente, es decir, un campo de gradiente; b) Extrapolar a lo largo de las tres direcciones espaciales el curso del campo de gradiente generado efectivamente a partir de los datos de dicha al menos una detección; c) Generar una corriente de excitación de los campos de gradiente que compense los efectos de las corrientes de Foucault sobre los campos de gradiente basándose en la comparación de los campos de gradiente generados efectivamente y del campo de gradiente objetivo; d) Comparar el campo de gradiente generado efectivamente después del primer ciclo de compensación con el campo de gradiente objetivo determinando la diferencia entre el dicho campo de gradiente objetivo ideal y el dicho campo de gradiente generado efectivamente; e) Definir un nuevo campo ficticio sumando la dicha diferencia definida en d) entre el dicho campo de gradiente objetivo ideal y el dicho campo de gradiente generado efectivamente al campo generado efectivamente medido antes de haber llevado a cabo el primer ciclo de compensación y calcular a partir del dicho nuevo campo ficticio las corrientes necesarias para generar un nuevo campo de gradiente compensado; caracterizado porque los campos magnéticos generados efectivamente son detectados o medidos sólo dentro de un periodo de tiempo limitado que corresponde a una ventana temporal que coincide con la curva de transición de crecimiento para la conexión y a una ventana temporal que empieza desde el instante en que el campo objetivo habría alcanzado su valor cero o su valor máximo hasta un instante en que la diferencia entre el campo objetivo y el campo generado efectivamente es cero o inferior a un valor de diferencia máxima predeterminado de los dichos campos.

Description

Procedimiento de compensación en aparatos de formación de imágenes por resonancia magnética nuclear (RMN) de corrientes de Foucault inducidas por gradientes.

La invención se refiere a un procedimiento de compensación de corrientes de Foucault inducidas por la conexión y desconexión de campos magnéticos en bobinas de gradiente en aparatos de formación de imágenes por resonancia magnética nuclear (RMN), procedimiento que comprende la combinación de etapas del preámbulo de la reivindicación 1.

Las bobinas de gradiente son bobinas que se usan, por ejemplo, en aparatos de formación de imágenes por RMN, para generar campos magnéticos que varían en el espacio a lo largo de una cierta dirección.

Para ejecutar secuencias de formación de imágenes tan cortas como sea posible, la conexión y desconexión de las bobinas de gradiente es muy rápida. Esto incluye el cambio rápido de las corrientes de excitación y genera corrientes de Foucault en las pendientes ascendente y descendente de las corrientes de conmutación, que dificultan la generación del campo magnético deseado en el momento deseado. Esto tiene efectos negativos sobre la calidad de la formación de imágenes y requiere corrección.

Se sabe que los campos magnéticos inducidos por corrientes de Foucault son campos variables en el tiempo y en el espacio, que pueden definirse por un sistema de coordenadas tridimensional, es decir, que tiene tres coordenadas. La descripción matemática del campo referido a las coordenadas puede consistir en un desarrollo polinómico en el que, para cada una de las tres coordenadas, se proporcionan órdenes cero, órdenes lineales y órdenes no lineales.

Aun cuando sólo se consideren componentes cero y lineales (las componentes cero y las componentes uno, es decir, lineales, son del orden cero y uno con respecto a la coordenada) con respecto a cada coordenada, la presencia de ambos órdenes impide que los efectos de las corrientes de Foucault sobre el campo de las bobinas de gradiente sea compensado eficazmente, midiendo estos efectos sólo en una ubicación predeterminada en el espacio o en una región limitada de todo el volumen que se considera.

Una única medición, pensada como medición del campo en un único punto en el espacio penetrado por el campo no permitiría determinar ambas componentes cero y lineal, ya que cualquier corrección o compensación que sólo da cuenta de la información recuperada de una sola medición (como se definió anteriormente) conduciría a resultados inexactos, porque la corrección sólo se aplicaría, de media, a todo el volumen espacial parcial en relación con esa medición y no a un volumen más amplio, como todo el volumen que se considera.

Generalmente, sólo una etapa de corrección que comprende extrapolar el campo magnético de las bobinas de gradiente a lo largo de cada una de las tres coordenadas de dirección espacial durante la excitación, comparar los campos de gradiente extrapolados con los teóricos y usar las diferencias entre los campos extrapolados y los campos teóricos para modificar las corrientes de excitación dependientes del tiempo de las bobinas de gradiente de tal manera que cancelen o minimicen las dichas diferencias, no es suficiente para compensar totalmente los efectos sobre los campos de gradiente debidos a las corrientes de Foucault y las dichas etapas tienen que repetirse un cierto número de veces.

Cada repetición solicita de nuevo la medición de los campos de gradiente generados por las bobinas de gradiente. Como esta medición solicita llevar a cabo al menos dos mediciones en diferentes puntos del espacio penetrados por el campo de gradiente y como estas dos mediciones tienen que repetirse para cada una de las tres coordenadas que definen el espacio, la compensación de las corrientes de Foucault solicita mucho tiempo para llevarse a cabo ya que ha de alcanzarse un cierto nivel de compensación satisfactorio.

Además, si se considera que, como enseña el documento "Analytical Method for the Compensation of Eddy-Current Effects Induced by Pulsed Magnetic Field Gradients in NMR Systems", de P. Jeheson, M. Westphal, N. Schuff, Journal of Magnetic Resonance, Vol. 90, 1990, páginas 264-278, las componentes lineales de los campos magnéticos que corresponden a los campos de gradiente y las componentes de orden cero de los campos de gradiente que corresponden a un campo magnético constante tienen que compensarse por separado mediante tal procedimiento recursivo, se aprecia claramente lo importante que es reducir el tiempo necesario para llevar a cabo las medidas de compensación.

El documento anteriormente mencionado enseña a llevar a cabo la compensación separando las componentes lineales del campo de las componentes de orden cero del campo y aplicando un algoritmo de compensación recursivo en cada ciclo de compensación que es necesario para llevar a cabo una nueva medición de los campos de gradiente efectivos generados.

La presente invención se propone mejorar los procedimientos conocidos para compensar corrientes de Foucault reduciendo el tiempo necesario para llevar a cabo las medidas de compensación y permitiendo alcanzar una compensación satisfactoria de los efectos de las corrientes de Foucault.

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Además, el objeto de la invención es proporcionar un procedimiento para compensar corrientes de Foucault inducidas por la conexión y desconexión de campos magnéticos en bobinas de gradiente en aparatos de formación de imágenes por RMN como se describió anteriormente, el cual también permite separar, determinar y compensar con exactitud las componentes de cada coordenada espacial de orden cero y orden lineal del campo inducido por corrientes de Foucault, obteniendo así un campo magnético que es lo más cercano posible al campo ideal.

La invención logra los propósitos anteriores proporcionando un procedimiento para compensar el efecto de las corrientes de Foucault inducidas por conmutador de gradiente rápido en aparatos de formación de imágenes por RMN, procedimiento que comprende la combinación de etapas de la reivindicación 1.

La presente invención está basada en la dependencia temporal de los campos de gradiente y en el hecho de que los efectos de las corrientes de Foucault son considerables durante las curvas de transición de conexión y desconexión del campo de gradiente oponiéndose a la conexión y a la desconexión de los campos de gradiente. Los efectos relevantes durante la conexión son que el campo de gradiente alcanza un cierto valor más tarde de lo deseado, mientras que durante la desconexión aún está presente un cierto campo cuando no se necesita campo de gradiente. Las curvas de transición lineales de conexión y desconexión del campo son transformadas por las corrientes de Foucault en funciones exponenciales con un crecimiento y decrecimiento más lentos. Para reducir la carga de detección, la carga de medición y muestreo de los campos de gradiente generados efectivamente ahorrando tiempo para medir y calcular, la presente invención sugiere considerar los campos de gradiente sólo durante ciertos periodos y no durante toda su duración limitando estos periodos a una ventana temporal que coincide con la curva de transición de crecimiento para la conexión y a una ventana temporal que empieza desde el instante en el que el campo objetivo habría sido apagado, es decir, en el valor cero, hasta un instante en el que la diferencia entre el campo objetivo y el campo generado efectivamente es cero o inferior a un valor de diferencia máxima predeterminado de dichos campos. Estas ventanas temporales coinciden con los periodos de los campos de gradiente dependientes del tiempo durante los cuales los efectos de las corrientes de Foucault tienen su mayor influencia.

Pueden llevarse a cabo ciclos de compensación sucesivos sustancialmente repitiendo las dichas etapas d) a e) hasta que el campo de gradiente generado efectivamente sea igual al campo de gradiente objetivo o la diferencia entre el campo de gradiente generado efectivamente y el campo objetivo sea menos que un error máximo predefinido.

En los ciclos de repetición adicionales se calcula el nuevo campo sumando la diferencia entre el campo objetivo y el campo generado efectivamente obtenido llevando a cabo el segundo ciclo de compensación o el precedente al nuevo campo ficticio calculado antes de llevar a cabo el segundo ciclo de compensación o el precedente. En este caso, si después de un ciclo de compensación el campo de gradiente generado efectivamente no ha alcanzado los valores del campo objetivo, siendo el campo generado efectivamente superior o inferior para un cierto valor al campo de gradiente objetivo, el nuevo campo ficticio tal como se calculó anteriormente llevando a cabo el ciclo de compensación se aumenta o disminuye respectivamente el mismo cierto valor para el cual el campo generado efectivamente obtenido como resultado del ciclo de compensación es superior o inferior al campo objetivo según una medición llevada a cabo después del dicho ciclo de compensación y el siguiente ciclo de compensación se lleva a cabo usando el dicho campo ficticio aumentado o disminuido para calcular las corrientes para generar los campos de gradiente. La iteración mencionada anteriormente suma en cada cierto ciclo la diferencia entre el campo objetivo y el campo compensado a la suma de diferencias entre estos campos calculada hasta este cierto ciclo.

Al considerar las etapas mencionadas anteriormente es importante tener presente que una vez que se da un campo magnético, para un experto en la materia está claro cómo calcular una corriente que genera dicho campo.

Además, es importante considerar que los campos de gradiente son campos dependientes del tiempo como las corrientes para generar tales campos, de manera que el significado de campo objetivo, campo objetivo generado efectivamente, y las diferencias entre los dichos campos tienen que interpretarse como funciones dependientes del
tiempo.

Por lo tanto, cada etapa definida anteriormente tiene que llevarse a cabo detectando, comparando y calculando diferencias de los campos en ciertos instantes sucesivos de las funciones dependientes del tiempo de una manera similar a llevar a cabo un muestreo discreto de los campos y de las diferencias. Además, esta clase de realización de la detección de los campos y sus diferencias es una detección perfectamente conocida para el experto en la materia.

La combinación de etapas mencionad anteriormente corresponde a un algoritmo que es sencillo y seguramente convergente con muy pocas etapas y que no necesita que se lleven a cabo estructuras matemáticas complicadas excepto para las transformaciones necesarias para calcular inversamente las corrientes de excitación a partir del nuevo campo.

El algoritmo sólo funciona basándose en la secuencia de nuevos campos calculados y generados y a su diferencia del campo objetivo.

Según una mejora adicional, el procedimiento mencionado anteriormente puede llevarse a cabo compensando por separado los efectos de las corrientes de Foucault sobre los campos de gradiente y sobre el campo magnético estático, esto es equivalente a separar la compensación de los efectos de las corrientes de Foucault que corresponden a las componentes de orden lineal y de orden cero del campo magnético inducido por las corrientes de Foucault.

De este modo, la invención proporciona un procedimiento que muestra las siguientes etapas adicionales.

- f) llevar a cabo un primer ciclo de compensación como se especificó bajo los puntos d) a e), etapa de compensación que se limita a la compensación de sólo las componentes de orden lineal del campo magnético inducido por corrientes de Foucault, es decir, la componente que actúa sobre los campos de gradiente;

- g) llevar a cabo un segundo ciclo de compensación en el que el campo magnético generado por las bobinas de gradiente es detectado en dos ubicaciones diferentes o dos áreas diferentes o en dos volúmenes espaciales limitados dentro de todo el volumen que se considera, es decir, dentro del área de formación de imágenes;

- h) separar las componentes lineales y de orden cero del campo magnético por medio de las dichas dos detecciones;

- i) llevar a cabo una segunda etapa de compensación de la componente de orden lineal de los efectos inducidos por las corrientes de Foucault según el segundo ciclo de compensación de componentes de orden lineal del campo magnético descrito anteriormente;

- j) llevar a cabo por separado una primera etapa de compensación de la componente de orden cero del campo magnético inducido por corrientes de Foucault por medio de una comparación entre las componentes de orden cero objetivo y las componentes de orden cero generadas efectivamente del campo magnético que corresponde a la diferencia entre componentes de orden cero objetivo y generadas efectivamente.

Puede llevarse a cabo un segundo ciclo de compensación de las componentes de orden cero del campo magnético de una manera similar a la descrita anteriormente para el campo de gradiente. En particular, se proporcionan las siguientes etapas:

k) comparar la componente de orden cero generada efectivamente después del primer ciclo de compensación con la componente de orden cero objetivo determinando la diferencia entre las dichas componentes de orden cero objetivo y las dichas componentes de orden cero generadas efectivamente del campo magnético;

l) definir unas nuevas componentes de orden cero ficticias del campo magnético sumando la dicha diferencia definida en k) entre las dichas componentes de orden cero objetivo del campo magnético y las dichas componentes de orden cero generadas efectivamente del campo magnético a las componentes de orden cero generadas efectivamente del campo magnético medidas antes de haber llevado a cabo el primer ciclo de compensación y calcular a partir de la dicha nueva componente de orden cero ficticia del campo magnético las corrientes necesarias para generar una nueva componente de orden cero compensada del campo magnético.

Además pueden llevarse a cabo un tercer ciclo de compensación o ciclos sucesivos sustancialmente repitiendo las dichas etapas k) a l) hasta que las componentes de orden cero generadas efectivamente del campo magnético sean iguales a las componentes de orden cero objetivo del campo magnético o la diferencia entre las componentes de orden cero generadas efectivamente del campo magnético y la componente de orden cero objetivo del campo magnético sea menos que un error máximo predefinido.

Si después de un cierto número de ciclos de compensación las componentes de orden lineal del campo magnético inducido por la corriente de Foucault han sido compensadas dentro de la precisión solicitada, aunque las componentes de orden cero no lo hayan sido, la invención permite llevar a cabo más etapas de compensación sólo para la componente de orden cero.

Por lo tanto, la invención propone determinar las componentes de orden lineal y de orden cero del campo magnético inducido por corrientes de Foucault y compensar cada una de estas componentes en ciclos de compensación sucesivos que se denominan alternativamente componentes de orden cero y de orden lineal.

Se descubrió que, si la compensación sólo se limitaba a la componente lineal del campo magnético inducido por corrientes de Foucault, sólo sería adecuada en el área de formación de imágenes, mientras que no proporcionaría suficientes efectos de mejora en otros volúmenes espaciales penetrados por el campo magnético.

Además, se descubrió que cualquier corrección o compensación de las componentes lineales del campo magnético inducido por corrientes de Foucault también afecta a las componentes de orden cero de ese campo magnético inducido por corrientes de Foucault, de ahí que una compensación simultánea de las dos componentes de orden cero y lineales no proporcione resultados óptimos.

Debido a lo anterior, en una realización preferida, la invención incluye:

En pocas palabras, el procedimiento de compensación proporcionado por la invención permite realizar una primera compensación parcial de las componentes lineales del campo magnético inducido por corrientes de Foucault y, después de este primer ciclo de compensación, una compensación de las componentes de orden cero que han sido generadas después del primer ciclo de compensación de componentes lineales, y se detectan en una etapa de detección intermedia entre los dos ciclos de compensación.

Pueden proporcionarse más etapas de detección y compensación de las componentes residuales del campo magnético, ya sean de orden cero u orden lineal, cuando los efectos de las corrientes de Foucault no han sido completamente compensados. Estas etapas pueden repetirse hasta que se alcance la exactitud deseada, con referencia al comportamiento teórico ideal.

Es importante darse cuenta de que para cada ciclo de compensación sólo tienen que llevarse a cabo dos detecciones, es decir, mediciones del campo magnético durante la conexión y desconexión de las bobinas de gradiente y para cada dirección espacial, para obtener los valores medidos de las componentes de orden lineal y orden cero de los efectos del campo magnético inducido por las corrientes de Foucault. No es necesario medir por separado los campos de gradiente y el campo magnético estático para llevar a cabo la compensación. De este modo tiene que llevarse a cabo un número reducido de detecciones, es decir, mediciones.

En el procedimiento anterior una compensación de las componentes lineales del campo de gradiente siempre se ejecuta en primer lugar, y viene seguida por una etapa posterior para compensar las componentes de orden cero detectadas después de la ejecución de la etapa previa de compensación de las componentes lineales.

En una variante adicional del procedimiento, las compensaciones de las componentes de orden lineal y de las componentes de orden cero de los efectos magnéticos inducidos por las corrientes de Foucault pueden ser en forma de una combinación ponderada de las compensaciones individuales.

En lo que respecta a la implementación, la compensación de las componentes lineales del campo magnético generado por las corrientes inducidas por el campo magnético de las bobinas de gradiente se obtiene modificando apropiadamente las corrientes de excitación en las bobinas de gradiente generadoras del campo magnético, por ejemplo combinando una corriente, que varía a lo largo del tiempo según una función inversa de la función que describe el curso temporal de las corrientes de Foucault, con la corriente de excitación de las bobinas de gradiente, o modificando apropiadamente el curso temporal de ésta.

La compensación de las componentes de orden cero del campo magnético generado por las corrientes inducidas por el campo de gradiente se obtiene usando bobinas de compensación asociadas a la estructura magnética, por ejemplo, colocadas cerca de los polos de la misma.

El campo magnético generado por las bobinas de gradiente en un volumen espacial predeterminado puede detectarse usando bobinas de detección o de otra manera.

Como alternativa a las bobinas de detección, la detección puede realizarse, en un aparato de formación de imágenes por RMN, con la ayuda de un maniquí que tenga un tamaño alargado, y de manera que, en el volumen de formación de imágenes del aparato, puedan adquirirse señales de resonancia magnética para dos rebanadas del maniquí diferentes, usando señales de recepción típicas del aparato y comparándolas con los datos teóricos o reales. Esta comparación permite determinar los cursos de los campos generados por las bobinas de gradiente o por una de ellas y una comparación con el curso teórico de los campos de gradiente permite determinar las componentes de orden cero y lineales del campo inducido por corrientes de Foucault.

Aquí, las componentes de orden cero y lineales se obtienen a partir de los cursos del campo magnético en dos rebanadas del maniquí, realizando una suma y una resta de los dos cursos respectivamente.

Las señales de resonancia magnética pueden detectarse en dos rebanadas del maniquí.

Particularmente, en este caso el procedimiento incluye las siguientes etapas:

medir el curso real del campo magnético por medio de al menos dos detecciones de señal sobre un maniquí, realizadas en áreas o a lo largo de planos de rebanada del maniquí en diferentes posiciones relativas al mismo;

determinar las componentes lineales del campo magnético inducido por corrientes de Foucault de una o todas las bobinas de gradiente, usando la diferencia de los cursos reales de los campos magnéticos de una o todas las bobinas de gradiente detectados para cada uno de los al menos dos planos de rebanada;

determinar la componente de orden cero del campo magnético inducido por corrientes de Foucault sumando los cursos reales de los campos de gradiente detectados para cada uno de los al menos dos planos de rebanada;

determinar una corriente de compensación de corrientes de Foucault, que ha de ser combinada con la corriente de excitación de las bobinas de gradiente en un primer ciclo de compensación de la componente lineal del campo magnético inducido por corrientes de Foucault;

medir de nuevo el curso del campo magnético y determinar el curso del campo magnético de una o todas las bobinas de gradiente mediante al menos dos detecciones de señal sobre un maniquí, realizadas en áreas o a lo largo de planos de rebanada del maniquí en diferentes posiciones relativas al mismo;

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determinar la componente de orden cero inducida por corrientes de Foucault del campo magnético de una o todas las bobinas de gradiente, sumando los cursos reales de los campos de gradiente detectados para cada uno de los al menos dos planos de rebanada;

determinar una corriente generadora de campo de compensación, que tenga una simetría de orden cero, que ha de aplicarse a bobinas de compensación dispuestas en el volumen penetrado por el campo magnético y posiblemente asociadas a la estructura magnética.

Gracias a lo anterior, puede obtenerse una compensación exacta de las corrientes de Foucault, que es aplicable y efectiva en todo el volumen penetrado por el campo magnético y sustancialmente, con referencia al aparato de formación de imágenes por RMN, en todo el volumen de formación de imágenes. La corrección puede perfeccionarse dentro de los límites de exactitud de los instrumentos de detección y la repetición de ciclos de compensación puede limitarse de todos modos a la consecución de una exactitud de compensación dentro de tolerancias predeterminadas de las diferencias entre valores nominales, es decir, los valores teóricos o deseados y los valores reales.

El procedimiento de la presente invención, que se define en la reivindicación 1, no se considerará limitado a la compensación de componentes lineales o de orden cero, aunque en la práctica normal y las aplicaciones de campo de la resonancia magnética, esto parece ser suficiente para obtener condiciones óptimas de formación de imágenes.

Sin embargo, también pueden considerarse términos no lineales, cuando se requiera esto por una aplicación específica que tenga requisitos de exactitud más altos o cuando estas componentes no lineales sean críticas para un funcionamiento correcto.

El procedimiento anterior no sólo es ventajoso para corrección o compensación de efectos de las corrientes de Foucault en imanes cerrados, sino también para corrección o compensación de estos efectos en imanes abiertos o imanes altamente asimétricos.

La corrección de corrientes generadoras de campo magnético en bobinas de gradiente puede automatizarse de una manera relativamente sencilla usando los medios de procesamiento de señales del maniquí disponibles en el aparato. Igualmente, esto también es posible para la corrección o compensación de componentes de orden cero. En este caso, las componentes de orden cero son compensadas usando las bobinas de corrección de campo estático disponibles en la estructura magnética para otros propósitos de compensación, por ejemplo para compensar el ruido exterior al campo principal.

Usando elementos de corrección del tipo compuesto de bobinas excitables, también puede darse cuenta del curso espacial y/o el curso temporal de este ruido.

Pueden ejecutarse ciclos de compensación posteriores, que comprenden sustancialmente las mismas etapas que el primer ciclo de compensación, de la misma manera que se muestra para las etapas del primer ciclo de compensación o con corrección simultánea y combinada de las componentes lineales y de orden cero.

La invención proporciona más mejoras que formarán la materia de las reivindicaciones adjuntas.

Las características de la invención y las ventajas derivadas de las mismas se desprenderán más claramente a partir de la siguiente descripción de una realización no limitadora, basándose en los dibujos adjuntos, en los que:

la Fig. 1 y la Fig. 2 muestran por medio de una tabla de diagramas esquemáticos el procedimiento de compensación iterativa según la invención en la realización preferida en la que la componente de orden lineal del campo magnético debido a corrientes de Foucault es compensada por separado de la componente de orden cero limitada a las ventanas de desconexión de los campos de gradiente.

La Fig. 3 muestra el curso del campo magnético de una bobina de gradiente en el tiempo, tanto en la condición ideal como cuando están presentes corrientes de Foucault, y basado en señales de resonancia magnética excitadas en dos rebanadas diferentes de un maniquí.

La Fig. 4 muestra las dos rebanadas de detección con referencia al volumen de formación de imágenes del aparato de formación de imágenes por RMN y con referencia a un sistema de referencia cartesiano, la Figura también muestra el curso del campo magnético generado por la bobina de gradiente en la dirección x e incluyendo también el de las corrientes inducidas generadas por el mismo en el área de formación de imágenes en el instante t1 y con referencia a la dirección X y a la componente de orden cero (que determina un desfase de campo).

La Fig. 5 muestra el curso del campo detectado en las dos rebanadas del maniquí, y su descomposición en términos lineales y de orden cero.

La Fig. 6 es un diagrama de bloques de una unidad de detección y compensación del efecto de las corrientes de Foucault.

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Esta descripción se refiere al campo magnético generado por una sola bobina de gradiente, en una sola dimensión de un espacio cartesiano que define el sistema para el volumen de formación de imágenes por resonancia magnética, indicado por V en la Fig. 4.

Las compensaciones que se refieren a las otras bobinas de gradiente, cada una con respecto a su propia dirección en el espacio, son sustancialmente idénticas.

El curso del campo de gradiente, así como las componentes lineales y de orden cero inducidas por corrientes de Foucault pueden determinarse usando, por ejemplo, dos bobinas de detección colocadas en diferentes áreas de un volumen espacial penetrado por este campo. En este caso, se adquiere el curso temporal de la señal de la bobina de inducción.

Alternativamente, y como se describirá detalladamente en lo sucesivo, cuando se realiza esta operación en un aparato de formación de imágenes por RMN, el aparato tiene medios para determinar tal curso, siendo éste extrapolado a partir de las señales de resonancia magnética de un maniquí, particularmente en dos rebanadas diferentes S1 y S2 de este maniquí.

Poniendo el maniquí en una posición predeterminada dentro del volumen de formación de imágenes del aparato de formación de imágenes por RMN, el curso del campo magnético generado por la bobina de gradiente y por corrientes inducidas puede extrapolarse mediante cálculos de retroceso sobre la señal detectada dependiente del tiempo.

Haciendo referencia ahora a las figuras 1 y 2, se muestra el procedimiento de compensación iterativa de los efectos sobre el campo magnético inducido por corrientes de Foucault durante la excitación pulsada de las bobinas de gradiente para un campo de gradiente en la dirección de la componente x de un sistema cartesiano que describe el espacio, según una realización preferida en la que la componente de orden lineal de los efectos del campo magnético inducido por la corriente de Foucault son compensados por separado de la componente de orden cero.

La columna de la izquierda de la tabla muestra las corrientes en la curva de transición de desconexión del campo de gradiente respectivamente sin tener en cuenta los efectos de las corrientes de Foucault, después del primer ciclo de compensación de la componente de orden lineal de los efectos sobre el campo magnético debido a las corrientes de Foucault, es decir de los efectos de las corrientes de Foucault sobre el campo de gradiente, y después de un segundo ciclo de compensación.

El ejemplo mostrado es puramente teórico e indicativo y por claridad se supone que sólo dos iteraciones del ciclo son suficientes para asegurar una compensación satisfactoria de los efectos de las corrientes de Foucault sobre el campo de gradiente.

La columna central muestra el campo de gradiente magnético detectado que corresponde a la corriente de la izquierda.

La segunda línea de la columna central muestra cómo se usa el campo efectivo generado y detectado o medido después del primer ciclo de compensación para calcular un nuevo campo ficticio a partir del cual en el segundo ciclo de compensación se calcula se calcula la corriente de excitación del campo de gradiente que aumenta la precisión de la compensación.

La tercera columna ilustra los ciclos de compensación de los efectos de las corrientes de Foucault sobre la componente de orden cero del campo magnético que se llevan a cabo por separado de los ciclos de compensación de los efectos de las corrientes de Foucault sobre los campos de gradiente.

Al principio, como se muestra en la primera línea de la tabla de la figura 1, se aplica la corriente teórica para excitar las bobinas de gradiente. Esta corriente se indica como "corriente no compensada". La columna central muestra el campo de gradiente efectivamente detectado no compensado, es decir el campo de gradiente obtenido sin compensación de los efectos debidos a corrientes de Foucault y con líneas discontinuas el campo de gradiente objetivo, que se podría esperar excitando la bobina de gradiente si no surgiera ningún efecto de las corrientes de Foucault.

La columna de la derecha muestra la componente de orden cero generada efectivamente durante la curva de transición de desconexión de la bobina de gradiente.

La línea central muestra el primer ciclo de compensación. Basándose en la diferencia entre el campo de gradiente objetivo y el campo de gradiente generado efectivamente no compensado se calcula una corriente de excitación compensada. Esta corriente de excitación se muestra en la columna de la izquierda de la segunda línea de la tabla de la figura 1 y se indica como "corriente compensada".

Es importante hacer hincapié en que aunque desde el punto de vista matemático y computacional el cálculo de la nueva corriente de excitación para compensar los efectos de las corrientes de Foucault sobre el campo de gradiente a partir de los campos magnéticos no es sencillo, una vez que se da un campo magnético, es decir la función dependiente del tiempo que describe un campo magnético, alguien experto en la materia puede determinar la corriente para excitar un diseño de bobina predeterminada que es necesaria para generar el dicho campo por medio de conocimientos generales.

Una vez que se ha determinado la nueva corriente compensada según el primer ciclo de compensación, el campo generado efectivamente por esta corriente compensada se determina aplicándola a la bobina de gradiente y midiendo o detectando el campo correspondiente.

Como se desprenderá claramente a partir del diagrama que muestra la corriente de excitación de la bobina de gradiente después del primer ciclo de compensación indicada como "corriente compensada" en la columna de la izquierda de la segunda línea de la tabla de la figura 1, esta corriente muestra un sobreimpulso negativo en el intervalo de tiempo después de que la curva de transición decreciente ha alcanzado el valor cero para la corriente no compensada. El dicho intervalo de tiempo corresponde al intervalo de tiempo en el que la componente lineal generada efectivamente del campo magnético (campo de gradiente) detectada aplicando la "corriente no compensada" (columna de la izquierda de la línea uno) aún es más alta que la componente lineal objetivo del campo magnético.

La columna central de la segunda línea de la tabla de la figura 1 muestra dos diagramas que corresponden a dos etapas. La primera es la etapa de detección o medición de la componente lineal generada efectivamente del campo magnético (campo de gradiente) generado por la "corriente compensada" calculada según el primer ciclo de compensación. La segunda etapa corresponde a la etapa de definir una nueva componente lineal ficticia del campo magnético que tenga en cuenta las diferencias aún existentes entre el campo de gradiente generado efectivamente generado por el primer ciclo de compensación y el campo objetivo. Como se desprende claramente a partir de los dichos dos diagramas, las diferencias entre el campo de gradiente generado efectivamente por medio de la "corriente de excitación compensada" y el campo objetivo se suman al campo generado efectivamente obtenido por medio de la corriente de excitación "no compensada". Estas diferencias se indican en diferentes instantes con D1, D2, D3.

Este nuevo campo de gradiente ficticio se usa para calcular una nueva corriente compensada en el segundo ciclo de compensación siguiente de los efectos de las corrientes de Foucault sobre las componentes de orden lineal del campo magnético, es decir del campo de gradiente.

El efecto de estas etapas se indica en la columna de la izquierda de la tercera línea de la tabla de la figura 1. En ella el diagrama muestra la corriente de excitación del campo de gradiente después del primer ciclo de compensación que es la mostrada en el diagrama de la columna de la izquierda de la segunda línea de la tabla de la figura 1 y la corriente de excitación del campo de gradiente obtenida por el segundo ciclo de compensación. La columna central de la tercera línea de la tabla muestra la componente lineal del campo magnético, es decir el campo de gradiente obtenido después del segundo ciclo de compensación en comparación con el campo objetivo ilustrado con líneas discontinuas.

En la ficción del presente ejemplo se supone que dos ciclos de compensación son suficientes para obtener una compensación satisfactoria. No obstante, si fuera necesario un ciclo de compensación adicional de las componentes de orden lineal tienen que repetirse las etapas de compensación descritas más a fondo. En este caso, las diferencias entre la componente lineal del campo generado efectivamente por las corrientes de excitación obtenido llevando a cabo el segundo ciclo de compensación y el campo objetivo se suman al nuevo campo ficticio basándose en lo cual se ha llevado a cabo el segundo ciclo de compensación y que se ha calculado después del primer ciclo de compensación y antes de llevar a cabo el segundo ciclo de compensación. Este nuevo campo de gradiente ficticio contiene la suma de las diferencias del campo de gradiente generado efectivamente tal como se generó basándose en el primer y el segundo ciclos de compensación con respecto al campo de gradiente objetivo. El dicho nuevo campo de gradiente ficticio se usa como base para llevar a cabo el tercer ciclo de compensación. Para más ciclos de compensación se aplica de la misma manera el esquema anterior.

A partir de lo anterior se desprende claramente que en cada ciclo de compensación la diferencia aún existente entre los campos de gradiente generados efectivamente obtenidos por medio de la corriente compensada en el ciclo correspondiente se tiene en consideración para reducir más esta diferencia en el siguiente ciclo de compensación.

Mirando el diagrama que muestra tanto la corriente después del primer ciclo de compensación como la corriente después del segundo ciclo de compensación se desprende de manera evidente que la nueva componente lineal del campo ha determinado un mayor sobreimpulso para la corriente de excitación del campo de gradiente que el obtenido en el segundo ciclo de compensación.

También ha de hacerse hincapié en que las componentes del campo magnético son muestreadas discretamente determinando su valor en ciertos instantes que son determinados por una base de tiempo según cualquiera de las técnicas de muestreo conocidas.

También ha de hacerse hincapié en que para reducir la carga de muestreo y cálculo, el muestreo empieza en el instante de tiempo que coincide con el instante en el que la curva de transición decreciente del campo objetivo tiene que alcanzar su valor cero o su mínimo.

Esto también se aplica a la detección y medición de los efectos de las corrientes de Foucault sobre las componentes de orden cero del campo magnético, es decir, sobre el campo magnético estático.

Según la columna de la derecha de la tabla de la figura 1, el primer ciclo de compensación de los efectos de las corrientes de Foucault sobre las componentes de orden cero del campo magnético se lleva a cabo con un retardo de un ciclo con respecto a la compensación de los efectos de las corrientes de Foucault sobre las componentes lineales, es decir, sobre los campos de gradiente.

En este caso, el primer ciclo de compensación de los efectos de las corrientes de Foucault sobre las componentes del campo de orden cero empieza en la fase donde se lleva a cabo el segundo ciclo de compensación de los efectos de las corrientes de Foucault sobre las componentes lineales del campo magnético y, según este ejemplo, después haberse llevado a cabo este segundo ciclo de compensación o al mismo tiempo.

El ciclo de compensación de las componentes de orden cero del campo magnético se lleva a cabo exactamente de la misma manera que la descrita para las componentes lineales del campo magnético.

Como se explicará después con mayor detalle para determinar la componente lineal y la componente de orden cero del campo magnético generado efectivamente, de las mediciones de este campo magnético generado efectivamente sólo son necesarias dos mediciones en diferentes ubicaciones o puntos del espacio penetrado por el campo magnético. Por lo tanto, no es necesaria la medición separada de la componente de orden cero del campo magnético para llevar a cabo los ciclos de compensación.

En el presente ejemplo, la dependencia temporal de las componentes de orden cero del campo magnético objetivo se supone que es un campo que es constante en el tiempo y que tiene valor cero. Obviamente, esto sólo es una elección hecha por simplicidad en el presente ejemplo teórico. El campo magnético de orden cero también puede ser un campo constante en el tiempo que tenga un valor no cero. Las etapas de los ciclos de compensación descritas y el principio de estas etapas no se ve afectado por diferentes elecciones de los valores de la componente de orden cero objetivo del campo magnético.

De nuevo se determina una corriente dependiente del tiempo calculándola a partir de las diferencias entre las componentes de orden cero detectadas efectivamente del campo magnético y las componentes de orden cero objetivo del campo magnético. La columna de la derecha de la tabla de la figura 1 muestra en la primera línea la componente de orden cero detectada efectivamente del campo magnético en ausencia de compensación. En la segunda línea se muestran las componentes de orden cero detectadas efectivamente del campo magnético después de haber llevado a cabo el primer ciclo de compensación del campo magnético de gradiente, es decir, las componentes de orden lineal del campo magnético. La tercera línea de la columna de la derecha muestra la componente de orden cero generada efectivamente detectada del campo magnético después de haber llevado a cabo el primer ciclo de compensación.

La razón para retrasar el primer ciclo de compensación de los efectos de las corrientes de Foucault sobre las componentes de orden cero del campo magnético con respecto al primer ciclo de compensación de los efectos de las corrientes de Foucault sobre los campos de gradiente se desprende claramente a partir del diagrama de la izquierda de las corrientes de excitación compensadas para los campos de gradiente. El primer ciclo de compensación proporciona una corriente de excitación que tiene diferencias considerables respecto a la corriente no compensada, mientras que el segundo y eventualmente más ciclos de compensación de las componentes lineales del campo magnético introducen sólo ligeros cambios de las corrientes de excitación compensadas.

Llevar a cabo así la primera etapa de compensación del efecto de las corrientes de Foucault sobre la componente de orden cero del campo magnético al mismo tiempo que la primera etapa de compensación de las componentes lineales significaría determinar la compensación de la corriente de Foucault sobre una componente de orden cero efectiva del campo magnético muy diferente si se compara con la detectada después del primer ciclo de compensación de las componentes lineales del campo magnético conduciendo así a una compensación no precisa.

Los diagramas de la figura 2 ilustran el segundo ciclo de compensación de los efectos de las corrientes de Foucault sobre las componentes de orden cero del campo magnético. De un modo similar en cuanto al cálculo de un nuevo campo en el segundo ciclo de compensación del campo de gradiente, se determina una nueva componente de orden cero sumando a la componente de orden cero detectada antes de la primera etapa de compensación o a un nuevo campo determinado antes de haber llevado a cabo una etapa de compensación previa las diferencias entre la componente de orden cero del campo obtenido por medio de la primera o la última etapa de compensación llevada a cabo y las componentes de orden cero objetivo de los campos magnéticos. Estas diferencias se indican con D1 y D2 en el primer diagrama de la figura 2. La nueva componente de orden cero del campo magnético se ilustra en el segundo diagrama donde también se indican las componentes de orden cero detectadas antes de haber llevado a cabo la etapa de compensación previa. En el caso del presente ejemplo, la segunda etapa de compensación se lleva a cabo de manera que las diferencias D1 y D2 entre las componentes del campo de orden cero detectadas después de haber llevado a cabo la primera etapa de compensación y las componentes de orden cero objetivo del campo se suman a las componentes de orden cero del campo tal como se detectaron antes de haber llevado a cabo el primer ciclo de compensación.

El tercer diagrama muestra la componente de orden cero del campo magnético detectada después de haber llevado a cabo el segundo ciclo de compensación. El ejemplo no muestra más etapas ya que se supone ficticiamente que son suficientes sólo dos etapas para satisfacer la precisión de la compensación. No obstante, pueden llevarse a cabo iterativamente más etapas de compensación repitiendo las etapas mencionadas anteriormente de modo similar al descrito para los ciclos de compensación del campo de gradiente.

También ha de apreciarse que el ciclo de compensación de las componentes lineales ha sido detenido en el nivel del segundo ciclo, de manera que la segunda etapa de compensación de las componentes de orden cero se ha llevado a cabo sólo para estas componentes.

Si es necesario, en paralelo o antes de llevar a cabo el dicho segundo ciclo de compensación de los efectos de las corrientes de Foucault sobre las componentes de orden cero del campo magnético, podría llevarse a cabo si fuese necesario un tercer ciclo de compensación de los efectos de las corrientes de Foucault sobre las componentes de orden lineal del campo magnético.

Mientras que los ciclos de compensación de los efectos de las corrientes de Foucault sobre las componentes lineales del campo magnético proporcionan una corriente de excitación modificada de los campos de gradiente que ha de ser suministrada a las bobinas de gradiente, los ciclos de compensación del efecto de las corrientes de Foucault sobre las componentes de orden cero del campo magnético pueden proporcionar una corriente que tiene que superponerse a una corriente de excitación del campo magnético estático suministrada a las bobinas de generación del campo magnético estático o una corriente de compensación que se suministra a las bobinas de compensación. Esta última opción se usa, por ejemplo, cuando el campo magnético estático se genera por medio de un imán permanente, mientras que la primera opción mencionada puede aplicarse particularmente cuando el campo magnético estático se genera mediante un imán resistivo o mediante un imán superconductor.

En la siguiente descripción se describe más detalladamente el modo de detectar y separar las componentes de orden cero del campo magnético y las componentes de orden lineal del campo magnético.

Haciendo referencia a la Fig. 3, I indica el curso ideal del gradiente del campo magnético que, en condiciones óptimas, debe tener frentes de conexión y desconexión verticales o relativamente pronunciados (normalmente se considera un tiempo de transición finito, de ahí que el curso ideal tenga una forma trapezoide).

Bpar1(t) y Bpar2(t) indican los cursos del frente de desconexión del gradiente del campo en las dos rebanadas diferentes S1 y S2 que no son ideales debido a la presencia de las corrientes de Foucault inducidas por la desconexión del gradiente del campo magnético.

La Fig. 4 muestra un volumen útil de formación de imágenes por resonancia magnética, generado en una cavidad de la estructura magnética de un aparato de formación de imágenes por RMN. Aquí, la línea recta D1 muestra el curso del campo magnético generado por la bobina de gradiente X, que también comprende el de las corrientes inducidas generadas por el mismo en el área de formación de imágenes en el instante t1 y con referencia a la dirección X. Debe observarse que las corrientes de Foucault generan un campo cuya componente de orden cero tiene un efecto de offset sobre el campo estático B0 de la estructura magnética, proporcionando un cambio de intensidad de ésta en el tiempo y un cambio en el espacio. Si no estuviera presente ninguna corriente de Foucault, la línea recta D1 pasaría por el origen del sistema cartesiano.

En la Fig. 3, la componente de orden cero del campo magnético generado por las bobinas de gradiente está definida por la diferencia entre los dos cursos Bpar1(t) y Bpar2(t), es decir, por el área sombreada indicada con DB0(t).

La componente lineal inducida por corrientes de Foucault del campo de gradiente achaflana o redondea los frentes del curso del campo con respecto al curso ideal en el tiempo, y esto causa un retardo en la consecución del valor deseado del campo magnético.

Cuando se considera una descripción matemática del campo inducido por corrientes de Foucault, que está constituida por un desarrollo polinómico con una serie de potencias con respecto a una de las coordenadas espaciales x, con referencia a las dos rebanadas S1 y S2, y dando cuenta sólo de los términos con exponentes 0 y 1, obtenemos:

B_S1(t) = Bideal1(t) + Bpar1(t)

con

B_Si = campo total detectado en la rebanada i,

Bideal(t) = (gradiente del campo generado en la dirección x)x

Bpar = (componente de orden cero)(t)x^0 + (componente de orden uno)(t)x^1

La curva del campo adquirido realmente B_S con la señal detectada está compuesta del curso o señal del campo ideal (Bideal) y del campo de las corrientes de Foucault (Bpar); las señales adquiridas B_S1, B_S2 se usan para separar las componentes de orden 0 y orden 1 de la corriente de Foucault.

Por otra parte, si las rebanadas 1 y 2 son simétricas con respecto al centro del gradiente bajo examen, las señales B_S1 y B_S2 tienen signos opuestos y módulos iguales en el estado estacionario, proporcionando así la separación de los dos efectos de las corrientes de Foucault sobre el gradiente del campo y sobre el campo estático realizando simplemente la resta B_S1(t) - B_S2(t) y la suma B_S1(t) + B_S2(t) de los dos cursos.

En la Figura 5, el diagrama 5a muestra los cursos del campo magnético de la bobina de gradiente en la condición de corrientes de Foucault no compensadas. Los diagramas 5d y 5c muestran los efectos de la operación de suma y resta B_S1(t) - B_S2(t) de los dos cursos detectados en diferentes ubicaciones del volumen espacial penetrado por el campo de gradiente, es decir, la determinación de la componente de orden cero y de la componente lineal con respecto a la variable o componente espacial.

Las funciones de suma y resta anteriores permiten determinar una corriente compensadora del efecto de las corrientes de Foucault con respecto tanto a las componentes de orden cero como a las componentes lineales.

No obstante, según la invención, la compensación de las componentes de orden cero del campo magnético inducido por corrientes de Foucault sólo se determina después de una primera etapa de compensación de componentes lineales.

La primera etapa de corrección sólo permite la compensación de efectos de las corrientes de Foucault sobre el campo de gradiente en relación con los términos lineales, generando una corriente CGrad1, que se determina por el curso de B_S1 - B_S2.

Generalmente, la corriente Cgrad1 se obtiene sustancialmente como una función inversa de la corriente adaptada para generar el campo B_S1 - B_S2. Una descripción detallada de un procedimiento ejemplificado para determinar la corriente Cgrad1 a partir del curso B_S1 - B_S2 se describe en las IEEE Transactions on Medical Imaging, Vol. 7, Nº. 3, septiembre de 1988.

Esta corriente se suma o combina con la corriente generadora de campo de gradiente, por lo que el curso temporal real del campo de gradiente está más cerca del curso ideal y teórico.

La etapa para determinar los efectos de las corrientes de Foucault sobre el campo magnético generado por la bobina de gradiente, en relación con la componente de orden cero, y la compensación consiguiente de esta componente, requiere en primer lugar una segunda etapa de detección para detectar señales de resonancia magnética en las dos rebanadas S1 y S2 del maniquí, y luego la ejecución de la suma B_S1 + B_S2 a partir de la cual puede determinarse una corriente de compensación Cb0(t).

Sin embargo, esta corriente de compensación no se aplica a la bobina de gradiente, sino a bobinas de compensación que, en la aplicación específica del aparato de formación de imágenes por RMN, pueden asociarse a los polos de la estructura magnética.

Gracias a lo anterior, los efectos de las corrientes de Foucault sobre el campo magnético, por ejemplo en un aparato de formación de imágenes por RMN, fueron compensados en una etapa de compensación al menos parcial, en la que son compensadas las componentes lineales y de orden cero del campo de gradiente. Esto permite dar cuenta del efecto producido por la compensación de la componente lineal del campo de gradiente sobre la componente de orden cero, por lo que el valor B_S1 + B_S2, que describe el curso del efecto de las corrientes de Foucault en relación con dicha componente de orden cero, y que causa un tipo de offset variable en el tiempo del campo magnético, se detecta basándose en el curso del campo de gradiente en las dos rebanadas S1 y S2 del maniquí sólo cuando la componente lineal ha sido compensada, es decir, cuando se ha determinado y generado la corriente de compensación de la componente lineal.

Como ya se describió anteriormente, cualquier corrección o compensación de la componente de orden cero del campo magnético inducido por corrientes de Foucault de la bobina de gradiente, realizada antes de la etapa preliminar de compensación de la componente lineal sobre el mismo campo magnético no sería correcta o exacta, habiéndose descubierto que la compensación de la componente lineal afecta también a la componente de orden cero.

Puede definirse un ciclo de compensación que incluye las etapas de compensación anteriormente enumeradas y descritas. Este ciclo puede repetirse total o parcialmente una o varias veces para alcanzar niveles de compensación más exactos.

En los ciclos de compensación subsiguientes, las etapas de compensación pueden seguir el patrón de la primera etapa de compensación preliminar, por lo que los efectos de las corrientes de Foucault residuales sobre el campo de gradiente que no han sido completamente compensados, en relación tanto con las componentes de orden cero como las lineales pueden ser compensados por separado y alternativamente, o pueden proporcionarse variantes de estas etapas de compensación. En este caso, pueden definirse posiblemente coeficientes de ponderación estadísticos o empíricos, que han de ser multiplicados por las compensaciones de las componentes de orden cero y lineales de los ciclos subsiguientes.

Alternativamente, después de ejecutar el primer ciclo de compensación, las compensaciones ejecutadas en el segundo ciclo y/o los ciclos de compensación subsiguientes pueden proporcionar compensación paralela o separada de las dos componentes de orden cero y de orden lineal, en este caso ponderando posiblemente de manera apropiada las diferentes componentes de compensación.

Una ejecución alternativa adicional de un segundo ciclo de compensación o un ciclo de compensación subsiguiente puede proporcionar una compensación conjunta de las componentes de orden cero y lineales inducidas por corrientes de Foucault del campo de gradiente, es decir, sin dar cuenta de la diferente naturaleza e influencia mutua de las compensaciones sobre estas dos componentes, y tratándolas juntas.

Las corrientes de compensación determinadas en el segundo ciclo de compensación o los ciclos de compensación subsiguientes pueden combinarse directamente con las determinadas en los ciclos de compensación previos o las diferentes correcciones de las corrientes de compensación determinadas en los diferentes ciclos de compensación sucesivos pueden combinarse con la corriente de compensación determinada en el primer ciclo de compensación mediante una operación de ponderación estadística apropiada.

El procedimiento de compensación que incluye, como se muestra anteriormente, las etapas de detectar los cursos temporales reales del campo magnético de las bobinas de gradiente, cambiados por la generación de corrientes de Foucault, excitando y detectando señales de resonancia magnética en dos rebanadas de un maniquí, puede realizarse de una manera sustancialmente automática usando un aparato de formación de imágenes por RMN, siempre que la memoria del mismo almacene los datos teóricos relativos a la detección del maniquí y/o a los cursos ideales o teóricos del curso de las bobinas de gradiente.

Por lo tanto, el aparato puede determinar automáticamente las corrientes que han de transmitirse a las bobinas de gradiente y a las bobinas de compensación del campo estático, que contienen la compensación de los efectos de las corrientes de Foucault.

Un ejemplo de este aparato está esquematizado en el diagrama de bloques de la Fig. 6.

Aquí, el número 1 indica en general una estructura magnética, que comprende dos polos 101, 201, que encierran un volumen de formación de imágenes V y generan un campo magnético estático indicado con B0 en la dirección del eje z del sistema de coordenadas.

Un maniquí, identificado por las dos rebanadas de detección de señal de resonancia magnética S1 y S2 es introducido en el volumen de formación de imágenes V dentro de una bobina de recepción 42 en la que las señales de resonancia magnética son adquiridas y transmitidas a una unidad de procesamiento 105 de la electrónica de procesamiento y control 5 del aparato de formación de imágenes por RMN.

Por otra parte, el volumen V está encerrado dentro de bobinas de gradiente como las esquematizadas con el número 3, mientras que 4 indica en general las bobinas de compensación del campo estático B0.

Las bobinas de gradiente son controladas para generar el campo magnético y para seleccionar la rebanada S1 y S2 a través de las tres direcciones espaciales x, y, z, mediante una unidad generadora de corriente de excitación, indicada como 6. Esta unidad es controlada por la electrónica de procesamiento 5 del aparato y por una unidad de control 205.

La unidad de procesamiento 105, a la que está conectada la bobina de recepción 2, obtiene de las señales de resonancia magnética los datos de curso temporal real del campo magnético de la/s bobina de gradiente/s en las dos rebanadas del maniquí y las transmite a una unidad comparadora 305 que realiza la resta de dichos cursos.

A partir de estos datos, la unidad 205 determina las corrientes de compensación que han de combinarse con las definidas teóricamente para generar el campo magnético de las bobinas de gradiente, modificando la corriente generadora de campo de gradiente para obtener la compensación de las corrientes de Foucault.

La unidad de procesamiento 105 también proporciona los datos reales sobre los cursos del campo magnético de las bobinas de gradiente a una unidad para realizar la suma de dichos cursos, indicada con el número 405, usándose la suma para determinar las componentes de orden cero de las corrientes de Foucault. Estas señales son transmitidas a una unidad 505 que procesa la compensación de estas componentes de orden cero, y controla la unidad 7 para generar las corrientes que han de ser suministradas a la bobina de compensación 4.

Aunque en la Figura 3 se muestran las diferentes unidades adaptadas específicamente para realizar las funciones designadas para las mismas, dichas funciones pueden realizarse realmente programando correctamente las unidades de recepción, procesamiento y control disponibles en el aparato, y ser solicitadas por programas apropiados y con posibles pequeñas integraciones o cambios de circuitos para realizar las funciones específicas de detección de efectos de las corrientes de Foucault y procesamiento de las corrientes de compensación.

Claims

1. Un procedimiento de compensación de corrientes de Foucault inducidas por la conexión y desconexión de campos magnéticos en bobinas de gradiente en aparatos de formación de imágenes por RMN, procedimiento que incluye al menos dos ciclos de compensación que comprenden las siguientes etapas:

a) Realizar al menos una detección del campo magnético generado por la corriente que circula en una bobina de gradiente, es decir, un campo de gradiente;

b) Extrapolar a lo largo de las tres direcciones espaciales el curso del campo de gradiente generado efectivamente a partir de los datos de dicha al menos una detección;

c) Generar una corriente de excitación de los campos de gradiente que compense los efectos de las corrientes de Foucault sobre los campos de gradiente basándose en la comparación de los campos de gradiente generados efectivamente y del campo de gradiente objetivo;

d) Comparar el campo de gradiente generado efectivamente después del primer ciclo de compensación con el campo de gradiente objetivo determinando la diferencia entre el dicho campo de gradiente objetivo ideal y el dicho campo de gradiente generado efectivamente;

e) Definir un nuevo campo ficticio sumando la dicha diferencia definida en d) entre el dicho campo de gradiente objetivo ideal y el dicho campo de gradiente generado efectivamente al campo generado efectivamente medido antes de haber llevado a cabo el primer ciclo de compensación y calcular a partir del dicho nuevo campo ficticio las corrientes necesarias para generar un nuevo campo de gradiente compensado;

caracterizado porque los campos magnéticos generados efectivamente son detectados o medidos sólo dentro de un periodo de tiempo limitado que corresponde a una ventana temporal que coincide con la curva de transición de crecimiento para la conexión y a una ventana temporal que empieza desde el instante en que el campo objetivo habría alcanzado su valor cero o su valor máximo hasta un instante en que la diferencia entre el campo objetivo y el campo generado efectivamente es cero o inferior a un valor de diferencia máxima predeterminado de los dichos
campos.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque puede llevarse a cabo un tercer ciclo o ciclos de compensación sucesivos repitiendo las dichas etapas d) a e) hasta que el campo de gradiente generado efectivamente sea igual al campo de gradiente objetivo o la diferencia entre el dicho campo de gradiente generado efectivamente y el campo objetivo sea menos que un error máximo predefinido.

3. Un procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque en el tercer ciclo o los ciclos de repetición adicionales se calcula el nuevo campo ficticio sumando la diferencia entre el campo objetivo y el campo generado efectivamente obtenido llevando a cabo el segundo ciclo de compensación o el precedente al nuevo campo ficticio calculado antes de llevar a cabo el segundo ciclo de compensación o el precedente.

4. Un procedimiento según las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado porque si después de un ciclo de compensación el campo de gradiente generado efectivamente no ha alcanzado los valores del campo objetivo, siendo el campo generado efectivamente superior o inferior para un cierto valor al campo de gradiente objetivo, el nuevo campo ficticio tal como se calculó anteriormente llevando a cabo el ciclo de compensación se aumenta o disminuye respectivamente el mismo cierto valor para el cual el campo generado efectivamente obtenido como resultado del ciclo de compensación es superior o inferior al campo objetivo según una medición llevada a cabo después del dicho ciclo de compensación y el siguiente ciclo de compensación se lleva a cabo usando el dicho campo ficticio aumentado o disminuido para calcular las corrientes para generar los campos de gradiente.

5. Un procedimiento según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los campos magnéticos generados efectivamente se miden o detectan muestreando el dicho campo con una frecuencia de muestreo predeterminada.

6. Un procedimiento según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los efectos de las corrientes de Foucault sobre los campos de gradiente y sobre el campo magnético estático son compensados por separado separando la compensación de los efectos de las corrientes de Foucault sobre las componentes de orden lineal y sobre las componentes de orden cero del campo magnético inducido por las corrientes de Foucault.

7. Un procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque comprende las siguientes etapas adicionales:

f) llevar a cabo un primer ciclo de compensación como se describió anteriormente bajo los puntos d) a e) de la reivindicación 1, ciclo de compensación que se limita a la compensación de sólo las componentes de orden lineal del campo magnético inducido por corrientes de Foucault, es decir, la componente que actúa sobre los campos de gradiente;

g) llevar a cabo un segundo ciclo de compensación en el que el campo magnético generado por las bobinas de gradiente es detectado en dos ubicaciones diferentes o dos áreas diferentes o en dos volúmenes espaciales limitados dentro de todo el volumen que se considera, es decir, dentro del área de formación de imágenes;

h) separar las componentes lineales y de orden cero del campo magnético por medio de las dichas dos detecciones;

i) llevar a cabo una segunda etapa de compensación de la componente de orden lineal de los efectos inducidos por las corrientes de Foucault según las etapas de compensación de la reivindicación 2 precedente;

j) llevar a cabo por separado una primera etapa de compensación de la componente de orden cero del campo magnético inducido por corrientes de Foucault por medio de una comparación entre las componentes de orden cero objetivo y las componentes de orden cero generadas efectivamente del campo magnético que corresponde a la diferencia entre componentes de orden cero objetivo y generadas efectivamente.

8. Un procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque se lleva a cabo un segundo ciclo de compensación de los efectos de las corrientes de Foucault sobre las componentes de orden cero del campo magnético que comprende las siguientes etapas:

l) definir unas componentes de orden cero ficticias del campo magnético sumando la dicha diferencia definida en k) entre las dichas componentes de orden cero objetivo del campo magnético y las dichas componentes de orden cero generadas efectivamente del campo magnético a las componentes de orden cero generadas efectivamente del campo magnético medidas antes de haber llevado a cabo el primer ciclo de compensación y calcular a partir de la dicha nueva componente de orden cero ficticia del campo magnético las corrientes necesarias para generar una nueva componente de orden cero compensada del campo magnético.

9. Un procedimiento según las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque pueden llevarse a cabo un tercer ciclo de compensación o ciclos sucesivos sustancialmente repitiendo las dichas etapas k) a l) hasta que las componentes de orden cero generadas efectivamente del campo magnético sean iguales a las componentes de orden cero objetivo del campo magnético o la diferencia entre las componentes de orden cero generadas efectivamente del campo magnético y la componente de orden cero objetivo del campo magnético sea menos que un error máximo predefinido.

10. Un procedimiento según una o más de las reivindicaciones precedentes 7 a 9, caracterizado porque se llevan a cabo más ciclos de compensación sólo de los efectos de las corrientes de Foucault sobre las componentes de orden cero del campo magnético.

11. Un procedimiento según una o más de las reivindicaciones precedentes 7 a 10 caracterizado porque incluye:

una primera etapa en la que la compensación de los efectos de las corrientes de Foucault sólo se refiere a las componentes lineales del campo magnético inducido por corrientes de Foucault;

una segunda etapa de detección y medición del curso real del campo magnético de una o todas las bobinas de gradiente después de la primera compensación de la componente lineal del campo inducido por corrientes de Foucault y de determinación separada de las componentes de orden cero restantes y posiblemente de las componentes lineales residuales del campo inducido por corrientes de Foucault;

una primera etapa de compensación de orden cero subsiguiente para compensar las componentes de orden cero del campo magnético inducido por corrientes de Foucault.

12. Un procedimiento según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque incluye más etapas de detección y compensación para compensar las componentes residuales del campo magnético, ya sean de orden cero u orden lineal, cuando los efectos de las corrientes de Foucault no han sido completamente compensados, siendo estas etapas repetibles hasta que se alcance la exactitud deseada, con referencia al comportamiento teórico ideal.

13. Un procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque en dichos ciclos de compensación adicionales una compensación de las componentes lineales del campo de gradiente siempre se ejecuta en primer lugar, y viene seguida por un ciclo posterior para compensar las componentes de orden cero detectadas después de la ejecución de la etapa previa de compensación de las componentes lineales.

14. Un procedimiento según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las compensaciones realizadas después de los primeros ciclos de compensación se multiplican por un factor de ponderación.

15. Un procedimiento según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los ciclos de compensación de los efectos de las corrientes de Foucault sobre las componentes de orden cero del campo magnético se llevan a cabo con un retardo de un ciclo con respecto a los ciclos de compensación de los efectos de las corrientes de Foucault sobre las componentes de orden lineal del campo magnético.

16. Un procedimiento según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la compensación de las componentes lineales del campo magnético generado por las corrientes inducidas por el campo magnético de las bobinas de gradiente se obtiene modificando las corrientes de excitación en las bobinas de gradiente generadoras del campo magnético, combinando una corriente, que varía a lo largo del tiempo según una función inversa de la función que describe el curso temporal de las corrientes de Foucault, con la corriente de excitación de las bobinas de gradiente, o modificando apropiadamente el curso temporal de ésta.

17. Un procedimiento según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la compensación del efecto de las corrientes de Foucault sobre las componentes de orden cero del campo magnético se obtiene usando bobinas de compensación asociadas a la estructura magnética, por ejemplo, colocadas cerca de los polos de la misma.

18. Un procedimiento según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el campo magnético generado por las bobinas de gradiente en un volumen espacial predeterminado puede detectarse usando bobinas de detección.

19. Un procedimiento según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la detección puede realizarse, en un aparato de formación de imágenes por RMN, con la ayuda de un maniquí que tenga un tamaño alargado, y de manera que, en el volumen de formación de imágenes del aparato, se adquieran señales de resonancia magnética para dos rebanadas del maniquí diferentes, usando señales de recepción típicas del aparato y comparándolas con los datos teóricos o reales.

20. Un procedimiento según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las componentes de orden cero y lineales se obtienen a partir de los cursos del campo magnético en dos rebanadas del maniquí, realizando una suma y una resta de los dos cursos respectivamente.

21. Un procedimiento según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque incluye las siguientes etapas:

determinar las componentes lineales del campo magnético inducido por corrientes de Foucault sumando los cursos reales de los campos de gradiente detectados para cada uno de al menos dos planos de rebanada;

medir el curso del campo magnético de una o todas las bobinas de gradiente por medio de al menos dos detecciones de señal sobre un maniquí, realizadas en áreas o a lo largo de planos de rebanada del maniquí en diferentes posiciones relativas al mismo;

determinar la componente de orden cero del campo magnético sumando los cursos reales de los campos de gradiente detectados para cada uno de los al menos dos planos de rebanada;

22. Procedimiento según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque también se consideran términos no lineales en la determinación de compensaciones del efecto de las corrientes de Foucault, particularmente sobre el campo o campos magnéticos de las bobinas de gradiente.

23. Un aparato de formación de imágenes por RMN, que comprende:

una estructura magnética (1, 101, 201) para generar un campo estático;

bobinas de gradiente para generar un campo magnético 3 que varía en el tiempo y/o la dirección;

bobinas receptoras de señales (2), particularmente para recibir señales de resonancia magnética;

bobinas de compensación de campo estático (4), asociadas a la estructura magnética;

una unidad (5) para recibir y procesar señales de resonancia magnética y para controlar las unidades mencionadas anteriormente, es decir, al menos las bobinas generadoras de gradiente de campo (3) y las bobinas de compensación (4);

caracterizado porque la unidad de recepción, procesamiento y control (5) comprende:

medios (105) dispuestos para llevar a cabo las etapas de la reivindicación 1.

24. Un aparato según la reivindicación 23, caracterizado porque se proporciona en combinación con un maniquí que tiene una extensión tal que permite la selección y excitación de señales de resonancia magnética en dos rebanadas espaciadas diferentes del maniquí.

25. Un aparato según la reivindicación 23 ó 24, caracterizado porque los medios (105) para procesar señales de resonancia magnética para extraer de las mismas los cursos temporales de los campos de gradiente, los medios (205, 405) para determinar las señales que corresponden a la diferencia y suma de los cursos temporales de los campos de gradiente, los medios para determinar corrientes de compensación para compensar los efectos de las corrientes de Foucault sobre los cursos de los campos de gradiente y para compensar los efectos de las corrientes de Foucault sobre el campo estático y para controlar las unidades que generan las corrientes generadoras de los campos de gradiente y para generar corrientes de excitación del campo de compensación estático, que han de suministrarse a las bobinas de gradiente y las bobinas del compensación del campo estático, son programas para controlar una unidad de recepción y/o una unidad de procesamiento y/o una unidad de control de las que ya se dispone y se usan para detectar, procesar y visualizar imágenes de resonancia magnética.