一種磁共振成像設備和磁共振掃描方法

2023-07-23 21:51:06

一種磁共振成像設備和磁共振掃描方法
【專利摘要】本發明提出了一種磁共振成像設備和磁共振掃描方法，在進行磁共振全身掃描前無需手動擺放各局部線圈，在掃描時直接使用可移動線圈裝置(3)和固定線圈裝置(102)自動靠近或貼合當前需要掃描的部分接收射頻信號，可以減少在進行磁共振全身掃描前安置患者，擺放線圈的時間，提高磁共振系統的使用效率，自動擺放線圈可以減少醫生的工作量，並且由於對患者上體掃描時局部線圈之間沒有拼接應用，避免了由於線圈之間的磁耦合造成的信噪比下降的問題。
【專利說明】【【技術領域】】
[0001] 本發明涉及磁共振成像（MRI，Magnetic Resonance Imaging)【技術領域】，尤其涉及 一種磁共振成像設備和磁共振掃描方法。 一種磁共振成像設備和磁共振掃描方法 【【背景技術】】
[0002] 磁共振成像的基本原理為：人體組織內的一些含單數質子的原子，例如氫原子能 夠自旋運動，並產生磁矩，可以看為一些小磁體，正常狀態下，該些小磁體的自旋方向排列 無規律，但在固定主磁場作用下會產生定向排列；此時，當外加一個和主磁場相同頻率的射 頻脈衝時，這些氫原子吸收一定能量而產生共振，自旋方向在射頻脈衝作用下發生偏轉，呈 規律排列，即發生了磁共振現象；射頻脈衝消失後，這些氫原子都將恢復到原來的狀態，在 恢復過程中，釋放能量及改變自旋方向，此時對這些氫原子產生的信號進行採樣，然後利用 這些採集的信號進行圖像重建，就可以得到人體組織的圖像。
[0003] 上述過程中，射頻線圈按照功能可以分為用於發射射頻信號的射頻發射線圈以及 採集磁共振信號的射頻接收線圈。射頻接收線圈必須儘量靠近患者才能獲得較高的信噪 t匕，提高成像質量，因此射頻線圈按照結構又可以分為體射頻線圈和局部（射頻發射）線 圈，體射頻線圈與磁共振系統結合，可以通過開關或切換按鈕將體射頻線圈切換到發射或 接收射頻信號的狀態；由於體射頻線圈距離患者較遠，不能獲得較高的信噪比，因此設計出 了適用於人體各個部位的局部線圈，例如頭部線圈（頭頸線圈）、脊柱線圈、腹部線圈、下肢 線圈等等，局部線圈一般為射頻接收線圈，在掃描時將這些局部線圈包覆於人體的各個部 位，更靠近掃描部位因此能獲得更高的信噪比。然而，在現有的磁共振全身掃描過程中，要 在掃描前 布置這些局部線圈，所需時間較長。
[0004] 現有的用於全身掃描的磁共振成像設備如圖1所示，局部線圈包括頭部線圈101， 脊柱線圈102,腹部線圈103,下肢線圈104,磁共振成像設備還包括磁體54,梯度線圈組50， 體射頻線圈56以及病床47。
[0005] 在進行磁共振全身掃描時，一般是先布置患者背部的局部線圈，通常是脊柱線圈 102,再將患者安置在病床47上，合攏頭部線圈101，然後在患者身上覆蓋各種局部線圈做 到全身覆蓋：一般上身用腹部線圈103,由於線圈的尺寸限制，對成年人掃描時會用連用兩 個腹部線圈103進行掃描；對於腿部，一般會優先選用下肢線圈104,整個安置患者及擺放 局部線圈的過程通常需要花費10?15分鐘時間。
[0006] 該全身掃描方法的缺陷在於：醫生需要手動擺放及布置這些局部線圈，安置患者 及擺放局部線圈的時間較長，使得磁共振系統的使用效率過低；由於兩個腹部線圈拼接應 用並部分重疊，會造成線圈之間的磁耦合，從而降低了的信噪比。
[0007] 為了提高磁共振系統的使用效率，現有的某些磁共振系統配置有兩個病床，醫生 在對上一個患者進行掃描的過程中就對接下來的患者做安置及擺放線圈，這對病床的設 計，病床與系統的接口設計提出更高的要求，並且醫生仍然必須手動安置患者及擺放線圈， 醫生的工作量仍然較大。
[0008] 因此，需要提出一種新的技術方案，能夠減少安置患者及擺放局部線圈的時間，提 高磁共振系統的使用效率，減少醫生的工作量，並且避免由於腹部線圈部分重疊引起磁耦 合造成的信噪比下降。 【
【發明內容】
】
[0009] 本發明解決的問題是要提出一種新的磁共振成像設備和磁共振掃描方法，提高磁 共振系統的使用效率，減少醫生的工作量並且避免由於局部線圈部分重疊造成的信噪比下 降問題。
[0010] 為了解決上述問題，本發明提出一種磁共振成像設備，包括：
[0011] 病床，用於安置患者；
[0012] 定位單元，用於控制所述病床的移動及定位；
[0013] 體射頻線圈，用於發射及接收射頻信號；
[0014] 局部線圈，所述局部線圈包括：
[0015] 固定線圈裝置，位於所述病床下方，用於覆蓋當前需要掃描的部分的背面接收射 頻信號。
[0016] 可移動線圈裝置，位於所述病床上方，所述可移動線圈裝置包括：
[0017] 射頻接收線圈，用於接收射頻信號；
[0018] 機械臂，用於移動所述射頻接收線圈貼合當前需要掃描的部分的正面。
[0019] 可選地，所述射頻接收線圈為可形變的柔性絕緣材料包裹線圈單元組成。
[0020] 可選地，所述可移動線圈裝置與位於病床上方的體射頻線圈相連；
[0021] 所述固定線圈裝置固定於位於病床下方的體射頻線圈的上方。
[0022] 可選地，所述可移動線圈裝置還包括接口，所述接口和所述射頻接收線圈位於機 械臂的不同兩端，所述位於病床上方的體射頻線圈靠近病床的一端具有與之相對應的接 口，所述可移動線圈裝置通過接口與所述體射頻線圈相連，所述接口用於傳輸信號。
[0023] 可選地，所述局部線圈還包括頭部線圈裝置，安置於患者的頭部接收患者頭部的 射頻信號。
[0024] 本發明還提出一種利用磁共振成像設備對患者進行磁共振掃描的方法，包括以下 步驟：
[0025] (1)將患者安置於病床；
[0026] (2)所述定位單元控制所述病床移動，將當前需要掃描的部分置於磁體中心；使 固定線圈裝置靠近當前需要掃描的部分的背面；使用可移動線圈裝置的機械臂移動射頻接 收線圈貼合當前需要掃描的部分的正面，該部分掃描完畢移開可移動線圈裝置；
[0027] (3)判斷是否掃描完所有的需要掃描的部分；若否，則重複上一步驟開始下一部 分的掃描；若是，則結束掃描。
[0028] 可選地，所述步驟（2)具體包括以下步驟：
[0029] 將患者從頸部至小腿分為若干部分，使所述可移動線圈裝置和固定線圈裝置至少 可分別覆蓋每一個部分的正面和背面；
[0030] 通過所述定位單元控制所述病床移動，將當前需要掃描的部分置於磁體中心；此 時，固定於位於病床下方的體射頻線圈的上方的固定線圈裝置也靠近當前需要掃描的部 分；
[0031] 通過機械臂降下所述與位於病床上方的體射頻線圈相連的可移動線圈裝置的射 頻接收線圈，並貼合當前需要掃描的部分的正面，開始掃描該部分；
[0032] 結束該部分的掃描，通過機械臂升起所述可移動線圈裝置的射頻接收線圈。
[0033] 可選地，還包括以下步驟：
[0034] 在進行掃描前先放置頭部線圈裝置；
[0035] 將患者安置於病床並使頭部置於所述頭部線圈裝置中，合攏頭部線圈裝置開始頭 部掃描，完成頭部掃描後再開始步驟（2)中對患者除頭部以外其他部分的掃描。
[0036] 本發明對比現有技術有如下的有益效果：
[0037] 1)在進行磁共振全身掃描前無需手動擺放各局部線圈，在掃描時直接使用可移動 線圈裝置和固定線圈裝置自動靠近或貼合當前需要掃描的部分接收射頻信號，可以減少在 進行磁共振全身掃描時安置患者，擺放線圈的時間，提高磁共振系統的使用效率；
[0038] 2)在掃描時自動擺放線圈，減少了醫生的工作量；
[0039] 3)對患者上體掃描時沒有局部線圈之間的拼接應用（如前所述，現有技術中同時 使用兩個腹部線圈對患者上體覆蓋時，兩個線圈之間部分交疊），這就避免了由於線圈單元 之間的磁耦合引起的信噪比下降的問題。 【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0040] 圖1是現有的磁共振成像設備的示意圖；
[0041] 圖2是一個磁共振系統的示意圖；
[0042] 圖3是本發明的一個實施例的磁共振成像設備的示意圖；
[0043] 圖4是本發明的一個實施例的磁共振掃描方法的流程圖。 【【具體實施方式】】
[0044] 為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明 的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0045] 圖2展示了包含本發明的磁共振系統10的主要部件，該系統是通過操作員控制臺 12進行控制，控制臺12包括鍵盤和/或其他輸入設備13、控制面板14以及顯示屏16。控 制臺12通過連接部件18與一臺獨立的電腦系統20相連，電腦系統20可以使操作員能在 顯示屏16上控制圖像的生成和顯示。該電腦系統20包括通過背板20a進行互相溝通的若 幹模組，這些模組包括有圖像處理器模組22、CPU模組24及內存模組26,內存模組26可以 是業界熟知的用於存儲圖像數據組的幀緩衝器。電腦系統20與硬碟28和磁碟30連接，存 儲圖像數據和程序，而且通過高速串行連接34與一獨立控制系統32相連。
[0046] 控制系統32包括通過一背板32a相互連接在一起的一組模組，所述模組包括CPU 模組36、通過串行連接40與控制臺12連接的脈衝發生器模組38。控制系統32通過串行 連接40接收來自操作員的需要執行的掃描序列的指令。脈衝發生器模組38運行系統組 件，執行指定的掃描序列，輸出數據，例如：射頻發射的射頻脈衝的計時、強度、形狀，射頻接 收的計時和數據採集窗口的長度。脈衝發生器模組38連接到一系列梯度放大器系統42,用 於控制掃描過程中產生的梯度脈衝的時長和形狀。脈衝發生器模組38能夠從生理採集控 制器44接收患者信息，所述生理採集控制器44通過連接到患者的若干不同的傳感器採集 信號，例如通過安裝在患者身上的電極獲取心電圖信號。脈衝發生器模組38最終連接到掃 描室接口電路46,掃描室接口電路46接收與病情和磁共振成像系統相關的傳感器產生的 信號。通過掃描室接口電路46,定位單元48接收指令，控制病床47移動患者到指定位置進 行掃描。
[0047] 脈衝發生器模組38產生的梯度波形被運用到具有Gx、Gy、Gz的梯度放大器系統 42,每個梯度放大器激發梯度線圈組50中對應的一個梯度線圈，產生用於生成相應空間編 碼信號的磁場梯度。梯度線圈組50為磁組件52的一部分，磁組件52還包括有磁體54和 體射頻線圈56。控制系統32中的收發器模組58產生的脈衝被射頻放大器60放大，通過發 送/接收開關62與射頻線圈56進行耦合。患者體內被激發的原子核發出的信號被射頻線 圈56感知到，然後通過發送/接收開關62傳輸到前置放大器64,放大的磁共振信號經過收 發器模組58的接收部進行解調、過濾、數位化處理。發送/接收開關62可以被脈衝發生器 模組38的信號控制，從而在發射模式下電性連接射頻放大器60和體射頻線圈56，在接收模 式下，電性連接前置放大器64和體射頻線圈56。發送/接收開關62能夠使單獨的射頻線 圈（例如表面線圈）在發射和接收的模式下使用。
[0048] 體射頻線圈56收集的磁共振信號經過收發器模組58進行數位化處理，然後傳輸 到控制系統32中的存儲模組66。當存儲模組66獲取一組原始的k-空間數據後，掃描結 束。原始的k-空間數據被重新整理成與每個將被重建的圖像對應的單獨的k-空間數據組， 每個k-空間數據組被輸入到陣列處理器68,進行圖像重建後結合磁共振信號，形成一組圖 像數據，圖像數據通過串行連接34傳輸到電腦系統20,並保存在存儲裝置例如硬碟28中。 與控制臺12發出的指令相對應，所述圖像數據可以長期存儲起來，例如存儲在磁碟30上， 或者通過圖像處理器22進行進一步處理並傳送到控制臺12,並在顯示屏16上顯示。磁共 振系統還包括包裹於患者身體，用於接收磁共振信號的局部線圈（圖中未畫出）。
[0049] 在本實施例中，用於全身掃描的磁共振成像設備如圖3所示，圖中示出了磁共振 成像設備的磁體54,梯度線圈組50,局部（射頻接收）線圈，病床47,定位單元48及體射頻 線圈 561，562。
[0050] 局部線圈包括頭部線圈裝置101，固定線圈裝置（脊柱線圈）102和可移動線圈裝 置3。所述頭部線圈裝置101與現有的頭部線圈結構相同，通常為頭盔形狀，在掃描前將頭 部線圈裝置101置於患者頭部，在掃描時先對患者頭部進行掃描。
[0051] 固定線圈裝置102位於患者的背面，主要對患者的背面進行覆蓋接收射頻信號， 固定線圈裝置102被固定在位於病床47的下方的體射頻線圈562的上方。這樣，在掃描時 移動病床使當前需要掃描的部分置於磁體中心時，固定線圈裝置102也處於當前需要掃描 的部分的中心位置。
[0052] 在本實施例中，可移動線圈裝置3位於患者的正面上方，體射頻線圈561的中央位 置，用於貼合患者的正面接收射頻信號，所述可移動線圈裝置3與位於所述病床上方的體 射頻線圈561相連。
[0053] 其中，可移動線圈裝置3包括射頻接收線圈301，機械臂302和接口 303,所述射頻 接收線圈301和接口 303位於所述機械臂302的不同兩端。
[0054] 所述射頻接收線圈301位於靠近病床47的一端，為柔性線圈，即射頻接收線圈301 為可以形變的柔性材料製成，線圈單元分布於柔性材料上，柔性材料的使用使得射頻接收 線圈301可以與患者身體的各個部位有良好的貼合，能獲得較高的信噪比。
[0055] 可移動線圈裝置3通過接口 303與位於病床上方的體射頻線圈561相連，所述接 口 303可以用來傳輸信號及提供可移動線圈裝置3的電力，體射頻線圈561上設置有與所 述接口 303相對應的接口，位於體射頻線圈561的機械筒壁上遠離體射頻線圈56的天線位 置的一端，即靠近病床47的一端。可移動線圈裝置3也可以通過其他方式與體射頻線圈 561相連，本發明對此不作限制。
[0056] 可移動線圈裝置3也可以與磁共振系統的其他部件相連，只要在掃描時可以移動 所述可移動線圈3將其貼合患者當前需要掃描部分的正面即可，本發明對此不作限制。
[0057] 在本實施例中，磁共振成像設備還包括病床47及定位單元48,定位單元48可以控 制病床47的移動及定位（通常是將當前需要掃描的部分置於磁體中心）。
[0058] 使用如圖3所示的磁共振成像設備對患者做全身掃描可以減少醫生放置線圈、安 置患者的時間，提高磁共振系統的使用效率、減少醫生的工作量，並且避免由於線圈之間的 拼接應用產生磁耦合造成的信噪比下降的問題。
[0059] 本實施例的磁共振掃描方法的具體流程如圖4所示，適於對患者進行全身掃描。
[0060] 執彳丁步驟S01 :放直頭部線圈裝直101，女直患者於病床47,使患者的頭部直於頭 部線圈裝置101中。
[0061] 執彳丁步驟S02 :自動合擾頭部線圈裝直101，使頭部直於磁體中心。女直患者後，不 需要定位，可以一鍵使頭部線圈裝置101位於磁體中心，這個功能由軟體控制病床47來實 現。
[0062] 執行步驟S03 :醫生設置掃描協議，選擇頭部線圈裝置101對頭部進行掃描，也可 以把頭部線圈裝置101和頸部線圈結合做成頭頸線圈，進行頭頸部的掃描；
[0063] 執行步驟S04:頭部掃描完畢，將患者從頸部至小腿分為若干部分，使可移動線圈 裝置3和固定線圈裝置102至少可以分別覆蓋每一個部分的表面，醫生設置掃描協議開始 進行對患者軀幹和下肢的掃描；
[0064] 執行步驟S05 :定位單元48控制移動病床47使患者當前需要掃描的部分置於磁 體中心，機械臂302降下射頻接收線圈301貼合當前需要掃描的部分開始掃描，該部分掃描 完畢，機械臂302升起射頻接收線圈301 ;
[0065] 執行步驟S06 :判斷是否掃描完所有的部分。若否，則重複步驟S05開始下一部分 的掃描；若是，則執行步驟S07 ;
[0066] 執行步驟S07 :移出病床47,結束該次全身掃描。
[〇〇67] 本發明雖然已以較佳實施例公開如上，但其並不是用來限定本發明，任何本領域 技術人員在不脫離本發明的精神和範圍內，都可以利用上述揭示的方法和技術內容對本發 明技術方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明 的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬於本發明技術方案 的保護範圍。
【權利要求】
1. 一種磁共振成像設備，其特徵在於，包括： 病床，用於安置患者； 定位單元，用於控制所述病床的移動及定位； 體射頻線圈，用於發射及接收射頻信號； 局部線圈，所述局部線圈包括： 固定線圈裝置，位於所述病床下方，用於覆蓋當前需要掃描的部分的背面接收射頻信 號。 可移動線圈裝置，位於所述病床上方，所述可移動線圈裝置包括： 射頻接收線圈，用於接收射頻信號； 機械臂，用於移動所述射頻接收線圈貼合當前需要掃描的部分的正面。
2. 如權利要求1所述的磁共振成像設備，其特徵在於，所述射頻接收線圈為可形變的 柔性絕緣材料包裹線圈單元組成。
3. 如權利要求1所述的磁共振成像設備，其特徵在於，所述可移動線圈裝置與位於病 床上方的體射頻線圈相連； 所述固定線圈裝置固定於位於病床下方的體射頻線圈的上方。
4. 如權利要求3所述的磁共振成像設備，其特徵在於，所述可移動線圈裝置還包括接 口，所述接口和所述射頻接收線圈位於機械臂的不同兩端，所述位於病床上方的體射頻線 圈靠近病床的一端具有與之相對應的接口，所述可移動線圈裝置通過接口與所述體射頻線 圈相連，所述接口用於傳輸信號。
5. 如權利要求1所述的磁共振成像設備，其特徵在於，所述局部線圈還包括頭部線圈 裝置，安置於患者的頭部接收患者頭部的射頻信號。
6. -種利用如權利要求1?5任一項所述的磁共振成像設備對患者進行磁共振掃描的 方法，其特徵在於，包括以下步驟： (1) 將患者安置於病床； (2) 所述定位單元控制所述病床移動，將當前需要掃描的部分置於磁體中心；使固定 線圈裝置靠近當前需要掃描的部分的背面；使用可移動線圈裝置的機械臂移動射頻接收線 圈貼合當前需要掃描的部分的正面，該部分掃描完畢移開可移動線圈裝置； (3) 判斷是否掃描完所有的需要掃描的部分；若否，則重複上一步驟開始下一部分的 掃描；若是，則結束掃描。
7. 如權利要求6所述的磁共振掃描方法，其特徵在於，所述步驟（2)具體包括以下步 驟： 將患者從頸部至小腿分為若干部分，使所述可移動線圈裝置和固定線圈裝置至少可分 別覆蓋每一個部分的正面和背面； 通過所述定位單元控制所述病床移動，將當前需要掃描的部分置於磁體中心；此時，固 定於位於病床下方的體射頻線圈的上方的固定線圈裝置也靠近當前需要掃描的部分； 通過機械臂降下所述與位於病床上方的體射頻線圈相連的可移動線圈裝置的射頻接 收線圈，並貼合當前需要掃描的部分的正面，開始掃描該部分； 結束該部分的掃描，通過機械臂升起所述可移動線圈裝置的射頻接收線圈。
8. 如權利要求6所述的磁共振掃描方法，其特徵在於，還包括以下步驟： 在進行掃描前先放置頭部線圈裝置； 將患者安置於病床並使頭部置於所述頭部線圈裝置中，合攏頭部線圈裝置開始頭部掃 描，完成頭部掃描後再開始步驟（2)中對患者除頭部以外其他部分的掃描。
【文檔編號】A61B5/055GK104055517SQ201310096398
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年3月22日 優先權日:2013年3月22日
【發明者】張強 申請人:上海聯影醫療科技有限公司