具有集成脊柱線圈的病人支架的製作方法

2023-10-06 04:57:34 3

專利名稱：具有集成脊柱線圈的病人支架的製作方法
具有集成脊柱線圈的病人支架
本發明涉及醫學成像技術。本發明具體應用於磁共振成像(MRI)， 並將具體參照MRI來進行描述。然而，本發明也可應用於磁共振頻 譜和採用磁共振的其他形式。
在"全身"磁共振成像和磁共振成像的一些其他應用中，對比成 像視場更大的病人的感興趣區域進行成像。例如，在脊柱成像中，對 從頸部到尾骨的脊柱的整個長度或更長區域進行成像；然而，成像視 場一般不夠大到足以包括整個脊柱的感興趣區域。因此，將病人軸向 移動(即，與脊柱平行地)通過多個測站(station)。在每個測站處， 停止病人的軸向運動，並獲取圖像。如果相鄰測站相隔小於成像視場 的軸向長度的距離，則相鄰測站處的圖像重疊，這使得可重構整個脊 柱的圖像。此方法有時稱為"多測站"成像方法。在另一方法中，沿 軸向連續移動病人，並且在連續運動期間執行成像。結果所得的圖像 一般包含由於成像期間病人的連續運動而引起的運動假象；然而，可 通過適當的數據校正來抑制這些運動假象。
在多測站或連續運動方法中，存在有關射頻線圏的問題。所期望 的是讓射頻線圈接近脊柱定位，以提供對從脊柱區域放射出的磁共振 信號的良好線圏靈敏度。典型地，脊柱線團在脊柱成像期間與病人一 起移動。
然而，此方法具有缺點。因為脊柱線圈隨著病人移動，所以它應 該長到足以橫跨要成像的整個脊柱區域。因為該長度大於成像視場， 所以在多測站和連續運動成像中的任何給定點處，脊柱線圏的相當大 部分未被使用。脊柱線圏一般由表面線圏環路的二維陣列構成；因此， 延長的長度導致附加的線圈環路以及相關電路。視場外的環路和電路 可能干擾視場內的磁共振信號，並且在一些實例中，可能接收並向圖 像信號貢獻寄生信號和噪聲。此外，將此延長的脊柱線圏放在病人的 頂部會導致身體不舒服。將線圈放在病人的頂部會給某些成像病人帶 來幽閉恐怖症的感覺。病人移動還會擾亂位於病人頂部的線圏的定 位。其他現有方法也有缺點。例如，布置在掃描儀孔中的永久安裝的 脊柱線圈佔據了有價值的孔空間，並且難以接近脊柱區域定位。 一些 磁共振成像掃描儀包括與孔同心布置的圓柱形整體線圏。然而，整體 線圏不像專用局部線團那樣接近脊柱區域，並且可能在脊柱成像時提 供不令人滿意的成像質量。永久安裝在孔中的線圏也更難於修理。
本發明提出了克服上述局限及其他的改進的設備和方法。
根據一個方面，公開了一種設備，其可與相關聯的磁共振掃描儀 相結合地操作，用於在相關聯對象的區域上執行成像或頻鐠分析，該
區域沿著平移軸比視場更長。支架被布置為沿著平移軸向相關聯的磁 共振掃描儀移入或移出相關聯對象。射頻線圈與該支架耦接，以與所
述支架一起、沿相對於所述相關聯掃描儀的向內方向平移栽入距離， 該載入距離隨線圈在載入位置處而終止。該射頻線圈在該載入位置處 保持靜止，以使得支架越過該載入位置的進一步向內平移導致相對於 該靜止射頻線圈的、沿著相關聯對象的平移軸的平移。
根據另一方面，公開了一種磁共振成像系統，包括磁共振成像 掃描儀；以及在前一段中所述的設備，其可操作性地耦接到掃描儀， 以在成像處理期間，移動相關聯成像對象的延伸區域通過掃描儀並相 對於射頻線圏而移動相關成像對象的延伸區域。
根據另一方面，公開了一種用於對相關聯對象的區域進行成像或 頻譜分析的方法。該區域沿著平移軸比視場更長。將相關聯對象與射 頻線圏一起在相對於磁共振掃描儀的向內方向上沿著平移軸平移。在 載入位置處停止射頻線圏的向內平移。在停止之後，進一步在該向內 方向上平移對象，同時射頻線圏保持停止，以使得所述區域平移穿過 該停止的射頻線圏。在該進一步的平移期間，使用停止的射頻線團和 磁共振掃描儀來對所述區域進行成像或頻譜分析。
根據另一方面，公開了一種設備，其可與相關聯磁共振掃描儀相 結合地操作，用於在相關聯成像對象的、比成像視場更長的區域上執 行對該對象的成像或頻譜分析。提供支架部件用於向相關聯磁共振掃 描儀平移入或者平移出相關聯成像對象。射頻線圏與所述支架部件一 起布置。提供用於選擇性地將線團與該支架部件和相關聯對象一起移 動到該相關聯掃描儀中的載入位置、並在該支架部件相對於該線圏移動該對象時將線圈靜止地保持在該載入位置處的部件。 一個優點在於減少了脊柱線圉的成本和複雜度。 另一優點在於提供被布置為接近脊柱的脊柱線團。 另 一優點在於改善了孔開放度，並降低了病人的幽閉恐懼症。 另一優點在於提供了容易接觸和移除的脊柱線團。
在閱讀優選實施例的以下詳細說明後，各種另外的優點和益處對 本領域技術人員而言會變清楚。
本發明可採用各種部件和部件排列、以及各種處理操作和處理操 作排列的形式。附圖僅用於說明優選實施例的目的，而不應被理解為 限制本發明。


圖1A、 1B和1C圖示了包括與病人支架一起布置的脊柱線圏的 磁共振成像掃描儀。圖1A示出了就在將病人載入掃描儀中之前的支 架和脊柱線圏的位置。圖1B示出了在載入操作之後和就在開始脊柱 成像開始之前的支架和脊柱線圏的位置。圖1C示出了在脊柱成像結 束時支架和脊柱線圏的位置。在圖1B和圖1C中，剖切一部分掃描儀 外殼(如虛剖切線所示)，以揭示選定部件和布置在掃描儀孔內部的 對象。
圖2示出了支架的透視圖。
圖3示出了移除了最頂端薄片並暴露出脊柱線圏的支架的透視圖。
圖4示出了支架的載體部件的透視圖。
圖5和圖6示出了脊柱線團和相關聯機械部件的透視圖。
參照圖1A、 1B和1C，磁共振成像掃描儀IO包括掃描儀外殼l2， 其包含至少包括主磁體和磁場梯度線圈在內的部件。主磁體優選是超 導和低溫的。掃描儀外殼12限定了掃描儀孔14，其內部定位了用於 成像的對象(subject)。磁場梯度線團包含在外殼12中或被布置在 孔14中。主磁體和磁場梯度線圈被配置為在以掃描儀10的等中心 (isocenter) 18為中心的成像區域上提供適當質量的成像。在圖1A、 1B和1C中，等中心18以虛線圓(dotted circle)表示。
病人20或其他成像對象放置在支架22上，支架22包括可移除薄
片或臺面23。支架22隨後被放置在滑車24上。在所示的實施例中， 滑車24可在車輪、滾輪25、 26等上移動，並且滑車24可通過對接 機構28而選擇性地與掃描儀對接。在其他實施例中，可用與掃描儀IO 永久性連接的固定臥床代替滑車24。在圖1A、 1B和1C中，以處於 對接的位置示出了滑車24。
在磁共振成像的發射階段期間，射頻線圏或線圏陣列以用來在成 像對象20中激發磁共振的磁共振頻率發射一個或多個射頻激勵脈沖 或脈沖包。在磁共振成像的接收階段期間，使用相同的線團或線團陣 列、或者不同的射頻線團或線團陣列，來檢測從成像對象20發出的 激勵磁共振信號。可選地，通過在發射階段施加磁場梯度，來對磁共 振信號進行空間定位。另外或可替換地，通過在讀出階段(一般提供 頻率編碼)或在發射和接收階段之間的間隔期間(一般提供相位編碼) 施加磁場梯度，可選地對磁共振信號進行空間編碼。本領域技術人員 可容易地構造磁共振脈衝序列以提供笛卡爾編碼、徑向編碼、空間編 碼、或其他k空間軌跡。此外，脈衝序列可包括擾流脈衝、反相脈衝、 重聚焦脈衝和其他特徵。
在圖1A、 1B和1C所示的實施例中，示出了兩個射頻線圏。利 用支架22布置脊柱線圈30。可選的頭部線圏32 (以剖視圖示出)被 布置在病人20的頭部上方。脊柱線圏與延長的固定構件34相連，並 且脊柱線圏30和線團固定構件34兩者都至少部分地布置為在支架22 的空心區域內。
圖1A示出了就在將成像對象20載入掃描儀中之前的支架22和 脊柱線圈30的位置。在此位置上，脊柱線圏30和線團固定構件34 位於脊柱的頭部末端，且被連接(或相反被安裝)為與支架22 —起 移動。
接著參照圖1A，並進一步參照圖1B，在栽入操作期間，支架22 從圖1A所示的位置移動到圖1B所示的載入位置。支架22在相對於 掃描儀10的向內方向上沿著平移軸36 (由點劃線示出)平移了載入 距離dt(圖1A中標出)，以便以與等中心18具有預先選擇的關係 (例如，以通過等中心18的垂直面為中心)來定位線團30。在載入 操作期間，線圏30和固定構件34沿著平移軸36在向內方向上平移 支架22和成像對象20 —起達載入距離dL。在圖IB所示的載入位置
上，脊柱線圉30位於載入位置Z^處，優選地，該載入位置提供與射 頻線團30的成像視場40耦合的最佳射頻，其中該成像視場40包括 磁共振成像掃描儀10的等中心18。
在載入操作的結尾處，線圈30位於圖lB所示的栽入位置Zk。處。 在此點上，線圏30和線圈固定構件34解除(release)與支架22 —起的 移動。在圖1A、 1B和1C的實施例中，線圉30和線團固定構件34 通過摩擦而與支架22相連，並且通過內置到線圈固定構件34中的阻 塊42與內置到滑車24中的配對阻塊44的接觸而實現該解除。可使 用其他機構來將線圈30連接到支架22或將線圏30從支架22斷開。 例如，可將配對阻塊內置到掃描儀10的橋架中而不是滑車24中。可 替換地或另外地，脊柱線圏30可使用由磁力、水力、風力或其他耦 合機構有效驅動的鉗、鎖或其他機構來連接到支架22或從支架22斷 開。
成像從圖1B所繪製的載入位置開始。支架22繼續向內部平移以 便平移成像對象20;然而，線圏30在載入位置處保持靜止。因此， 支架22和成像對象20相對於停止的線圏30沿著平移軸36平移。在 一些實施例中，支架22移動通過多個測站。在每個測站上，停止支 架22的平移達成像時間間隔，並且在該成像時間間隔中獲取病人20 位於線圏30的成像視場40內的那部分的圖^f象。通過以沿著平移軸36 小於成像視場40的軸向長度的距離將相鄰測站隔開，相鄰測站上的 圖像發生重疊以使得能夠重構整個脊柱的圖像。這有時稱為"多測站" 方法。在其他實施例中，連續地沿著平移軸36平移病人並且在連續 運動期間進行成像。針對運動假象適當地校正所得的成像數據，並且 重構脊柱圖像。
在成像期間，脊柱線圏以磁共振頻率與成像視場40耦合，並且可 用於激發磁共振信號、接收磁共振信號、或這兩者。在一些實施例中， 布置在掃描儀外殼12中的全身線圈(未示出)，在成像視場40內的 那部分感興趣區域中激發磁共振，並且脊柱線團30用於接收從在成 像視場40內的那部分感興趣區域發出的磁共振信號。
在完成成像之後，支架22、病人20、脊柱線圏30和線圈固定構 件34的位置大概如圖1C所示。當對較小面積成像時，可在圖1B和 1C的位置之間停止該支架。為在成像後移走病人20,沿離開掃描儀
10的向外方向平移支架22。換言之，該向外平移方向與所述向內平 移方向相反。向外平移將支架向脊柱線團30移回。在向外平移期間 的選定點上(如在圖1B的位置上)，脊柱線圍30和線閨固定構件34 重新與支架22相連，以使得連續向外的平移將支架22和線團30這 兩者都移出孔H,直到苒次到達圖1A所繪出的初始位置為止。
如果脊柱成像要包括頭部，可選的頭部線圏32可用於對頭部成 像。在適當的方法中，在脊柱掃描的開始處(圖1B所示)，頭部線 圏32的視場至少部分地與脊柱線圏30的成像視場40重疊，並且在 脊柱掃描開始時執4亍頭部和頸部的成^f象。以此方式，由頭部線圏32 獲取的頭部和頸部圖像至少部分地與使用脊柱線圏30獲取的脊柱圖 像重疊，使得能夠重構連續的頭部/脊柱組合圖像。
參照圖2-6，其中示出了支架22和脊柱線團30的適當實施例的 透視圖。圖2示出了包括臺面23和載體部件52的組裝支架22。圖4 示出了栽體部件52自身的透視圖。所示的臺面23被彎曲為與成像對 象20的總體曲線相吻合。臺面23—般可移除，以進行清潔、替換等。 通過移除臺面23，可到達脊柱線圈30以進行移除、修理或替換。
在圖3中，移除了臺面23以揭示布置在支架22的載體部件52的 延伸槽54中的脊柱線圏30和線圏固定構件34。槽54與平移軸36平 行，以使得支架22能夠在脊柱成像期間相對於停止的脊柱線圉30平 移。圖3示出了與圖1A的初始位置相對應的、脊柱線團30和線圏固 定構件34相對於支架22的位置。支架22的載體部件52包括位於遠 離掃描儀10的末端處的遠端開口 56，其允許在支架22平移遠離停止 的脊柱線圈30時(如圖1C所示)、線圏固定構件34部分地延伸到 支架22之外。可選地，支架22的載體部件52的延伸槽54和開口 56 也大到足夠容納射頻布線、射頻收集、切換、組合或其他射頻部件、 數字布線、功率布線等。
在圖3的視圖中，由可選的線圏蓋60來覆蓋脊柱線圏，其在所示 的實施例中是半透明的線團蓋。可選的線圏蓋60阻止支架22的臺面 23和脊柱線圏30之間的接觸。通過在成像期間將停止的線圏30置於 平移中的臺面23的下方，確保了要成像區域與脊柱線團30之間的基 本恆定的空間關係。可選地，脊柱線圏30可用彈簧加載為向上頂住 臺面30以進一步確保當臺面23在成像期間沿著平移軸36平移時此
距離的恆定性。
圖5示出了脊柱線團30和線團固定構件34自身，並且圖6示出 了脊柱線圏30和一部分線圏固定構件34的更接近透視圖。在圖5和 6 二者中，移除了可選的線圏蓋60以更清楚地示出下面的線團30的 特徵。因為在成像期間，病人20平移通過停止的線團30，所以脊柱 線圏30沿著平移軸34可以比所成像的脊柱區域更短。例如，在一些 實施例中，脊柱線圈30具有可與掃描儀10的視場的軸向尺寸和長度 相應的、沿著平移軸36的長度，例如小於或大約0.5米。在一些實施 例中，脊柱線圈30包括線圏元件的陣列。例如，所示的脊柱線團30 包括部分地覆蓋線圈環路64的3 x 4陣列。
如圖6所示，模數轉換器66與射頻線圏一起布置，以對射頻線圈 30所接收的模擬信號進行數位化。模數轉換器66與射頻線圏30 —起 沿著平移軸36平移，並且在線圏30到達載入位置zis。時停止平移。 可選地，模數轉換器66是多通道模數轉換器，以使得每個線圏環路64 能夠獨立地、遠離線圏30進行通信。在其他實施例中，線圏環路信 號以模擬射頻形式離開線圈30，並且在其他地方被數位化。
儘管參照脊柱掃描進行了描述，但是將意識到，在此描述的成像 技術和設備可容易地應用於對其他區域上的成像，其中該其他區域沿 著平移軸36比成像視場40更長。例如，所公開的技術和設備一般可 應用於全身掃描、胳膊或腿部掃描、伸展軀體掃描等。
當不將脊柱線圈用於脊柱或其他擴展視場成像過程時，可控制構 件34以將線圏30移出視場。例如，當對對象區域進行成像時，可將 線圈鎖定在圖1A的位置。此外，儘管已描述了成像應用，但是將理 解，在此描述的採用脊柱線圏30的技術可應用於基於體元的磁共振 頻譜技術、體磁共振頻譜技術、或其他磁共振應用。
已參照優選實施例描述了本發明。顯然，本領域技術人員在閱讀 和理解前述詳細說明之後將想到修改和改變。只要這樣的修改和改變 落入所附權利要求及其等同物的範圍內，則本發明將會包括這樣的修 改和改變。
權利要求
1、一種可與相關聯的磁共振掃描儀(10)相結合地操作的設備，用於在相關聯對象(20)的區域上執行成像或頻譜分析，該區域沿著平移軸(36)比視場(40)更長，所述設備包括支架(22)，被布置為沿著所述平移軸將所述相關聯對象平移入或者平移出所述相關聯磁共振掃描儀；以及射頻線圈(30)，與所述支架耦接，以在相對於所述相關掃描儀的向內方向上與所述支架一起平移載入距離(dL)，該載入距離隨線圈在載入位置(ziso)處終止，該射頻線圈在該載入位置處保持靜止，以使得支架越過該載入位置的進一步向內平移導致所述相關聯對象相對於該靜止射頻線圈的、沿著所述平移軸的平移。
2、 如權利要求1所述的設備，其中所述射頻線圏(30)被布置為至 少部分地位於所述支架(22)的空心區域(54)的內部d
3、 如權利要求1所述的設備，其中所述射頻線圈(30)被布置為至 少部分地位於與所述平移軸(36)平行的、所述支架(22)的延伸槽(54)之 中或之上。
4、 如權利要求l所述的設備，還包括至少一個模數轉換器(66)，與所述射頻線圈(30)—起布置，用於對所述射頻線圏接收到的模擬信號進行數位化，所述模數轉換器與所述 射頻線團一起平移。
5、 如權利要求l所述的設備，還包括頭部線圏(32)，被布置為位於成像對象(20)的頭部上方，當所述線 圏位於載入位置(ZiJ處時，所述頭部線圏的視場至少部分地與所述射 頻線圏(30)的視場重疊。
6、 如權利要求l所述的設備，其中所迷射頻線圈(30)包括 線圏元件(64)的陣列。
7、 如權利要求1所述的設備，其中所述射頻線圈(30)具有沿著平 移軸(36)的、小於或大約0.5米的長度。
8、 如權利要求l所述的設備，其中位於所述載入位置處的所述射 頻線團(30)的視場(40)以所述相關聯掃描儀的等中心(18)為中心。
9、 一種磁共振成^f象系統，包括磁共振成像掃描儀(10);以及如權利要求1所述的設備，可操作地耦接到所述掃描儀，以在成 像處理期間，移動相關聯成像對象(20)的延伸區域通過所述掃描儀， 並相對於所述射頻線團(30)移動相關聯成像對象(20)的延伸區域。
10、 一種用於對相關聯對象(20)的區域進行成像或頻譜分析的方 法，該區域沿著平移軸(36)比視場(40)更長，所述方法包括在相對於磁共振掃描儀(10)的向內方向上沿著平移軸(36)平移所述對象(20)與射頻線圏(30)—起；在載入位置(ZiJ處停止所述射頻線圈的向內平移； 在所述停止之後，進一步在該向內方向上平移所述對象，同時所述射頻線圏保持停止，以使得所述區域平移通過該停止的射頻線團；以及在該進一步的平移期間，使用該停止的射頻線圈和所述磁共振掃 描儀來對所述區域進行成像或頻譜分析。
11、 如權利要求10所述的方法，其中該進一步的平移包括在多個測站之間平移該對象(20)，該平移在 每個測站處停留達檢查時間間隔；以及在該檢查時間間隔期間，在每個測站處執行成像或頻譜分析。
12、 如權利要求10所述的方法，其中 該進一步的平移包括連續地平移該對象(20);以及與該連續平移同時執行成像或頻譜分析。
13、 如權利要求10所述的方法，還包括在成像或頻譜分析之後，相對於所述磁共振掃描儀(10)沿向外方 向平移該相關聯對象(20);以及在沿向外方向平移期間，啟動該射頻線圏(30)與該相關聯對象一 起的向外平移。
14、 如權利要求10所述的方法，其中所述成像或頻譜分析包括 使用射頻線團(30)獲取模擬磁共振信號； 在線圏處將所獲取的磁共振信號數位化；以及 將數位化的磁共振信號發送離開該線圏。
15、 如權利要求10所述的方法，其中所述在載入位置(Zjs。)處停止 所述射頻線圏的向內平移包括 .在所述磁共振掃描儀(10)的等中心(18)處停止該射頻線圏。
16、 一種可與相關聯磁共振掃描儀(10)相結合地操作的設備，用 於在相關聯成像對象(20)的、比視場(40)更長的區域上執行對該對象的 成像或頻譜分析，所述設備包括支架部件(22)，用於將所述相關聯成像對象平移入或平移出所述 相關聯磁共振掃描儀；射頻線圏(30)，與所述支架部件一起布置；以及用於選擇性地將所述線圈與該支架部件和相關聯對象一起移動到 該相關聯掃描儀中的載入位置(Zis。)、並在該支架部件相對於該線圏移 動該對象的同時將線圏保持為靜止在該載入位置處的部件(34)。
17、 如權利要求16所述的設備，其中所述射頻線圏(30)被配置為 在載入操作期間與所述支架部件(22)相連，該載入操作包括相對於該(d:)。、 、。
18、 如權利要求17所述的設備，其中所述射頻線圈(30)被配置為 在所述載入操作完成時從該支架部件(22)斷開，以便允許該支架表面 (23)相對於該相關聯掃描儀(10)和射頻線圈沿向內方向繼續平移。
19、 如權利要求18所述的設備，其中在所述載入位置(Zis。)處，該 射頻線圏(30)的梘場(40)包括該相關聯磁共振成像掃描儀(10)的等中心(18)。
20、 如權利要求18所述的設備，其中所述射頻線圈(30)被配置為 在載出操作期間重新與所述支架部件(22t)相連，在所述載出操作中， 支架相對於該相關聯磁共振成像掃描儀(10)沿向外方向平移，重新連 接的線圏與該支架一起沿該向外方向平移，以將支架和線團二者都載 出該相關聯掃描儀。
全文摘要
要成像的成像對象(20)的區域沿著平移軸(36)比成像視場(40)更長。在相對於掃描儀(10)的向內方向上，將成像對象(20)與射頻線圈(30)一起沿著平移軸(36)平移。在載入位置(ziso)處停止射頻線圈的向內平移。在停止之後，進一步在該向內方向上平移成像對象，同時射頻線圈保持靜止，以使得要成像的對象的區域平移通過靜止的射頻線圈的靜止視場。在該進一步的平移期間，使用靜止的射頻線圈和磁共振掃描儀來對該區域進行成像。
文檔編號G01R33/28GK101194177SQ200680020678
公開日2008年6月4日 申請日期2006年6月1日 優先權日2005年6月10日
發明者O·范德伯格特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司