专利名称：具有集成脊柱线圈的病人支架的制作方法
具有集成脊柱线圈的病人支架
本发明涉及医学成像技术。本发明具体应用于磁共振成像(MRI)， 并将具体参照MRI来进行描述。然而，本发明也可应用于磁共振频 谱和采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应用中，对比成 像视场更大的病人的感兴趣区域进行成像。例如，在脊柱成像中，对 从颈部到尾骨的脊柱的整个长度或更长区域进行成像；然而，成像视 场一般不够大到足以包括整个脊柱的感兴趣区域。因此，将病人轴向 移动(即，与脊柱平行地)通过多个测站(station)。在每个测站处， 停止病人的轴向运动，并获取图像。如果相邻测站相隔小于成像视场 的轴向长度的距离，则相邻测站处的图像重叠，这使得可重构整个脊 柱的图像。此方法有时称为"多测站"成像方法。在另一方法中，沿 轴向连续移动病人，并且在连续运动期间执行成像。结果所得的图像 一般包含由于成像期间病人的连续运动而引起的运动假象；然而，可 通过适当的数据校正来抑制这些运动假象。
在多测站或连续运动方法中，存在有关射频线圏的问题。所期望 的是让射频线圈接近脊柱定位，以提供对从脊柱区域放射出的磁共振 信号的良好线圏灵敏度。典型地，脊柱线團在脊柱成像期间与病人一 起移动。
然而，此方法具有缺点。因为脊柱线圈随着病人移动，所以它应 该长到足以横跨要成像的整个脊柱区域。因为该长度大于成像视场， 所以在多测站和连续运动成像中的任何给定点处，脊柱线圏的相当大 部分未被使用。脊柱线圏一般由表面线圏环路的二维阵列构成；因此， 延长的长度导致附加的线圈环路以及相关电路。视场外的环路和电路 可能干扰视场内的磁共振信号，并且在一些实例中，可能接收并向图 像信号贡献寄生信号和噪声。此外，将此延长的脊柱线圏放在病人的 顶部会导致身体不舒服。将线圈放在病人的顶部会给某些成像病人带 来幽闭恐怖症的感觉。病人移动还会扰乱位于病人顶部的线圏的定 位。其他现有方法也有缺点。例如，布置在扫描仪孔中的永久安装的 脊柱线圈占据了有价值的孔空间，并且难以接近脊柱区域定位。 一些 磁共振成像扫描仪包括与孔同心布置的圆柱形整体线圏。然而，整体 线圏不像专用局部线團那样接近脊柱区域，并且可能在脊柱成像时提 供不令人满意的成像质量。永久安装在孔中的线圏也更难于修理。
本发明提出了克服上述局限及其他的改进的设备和方法。
根据一个方面，公开了一种设备，其可与相关联的磁共振扫描仪 相结合地操作，用于在相关联对象的区域上执行成像或频镨分析，该
区域沿着平移轴比视场更长。支架被布置为沿着平移轴向相关联的磁 共振扫描仪移入或移出相关联对象。射频线圈与该支架耦接，以与所
述支架一起、沿相对于所述相关联扫描仪的向内方向平移栽入距离， 该载入距离随线圈在载入位置处而终止。该射频线圈在该载入位置处 保持静止，以使得支架越过该载入位置的进一步向内平移导致相对于 该静止射频线圈的、沿着相关联对象的平移轴的平移。
根据另一方面，公开了一种磁共振成像系统，包括磁共振成像 扫描仪；以及在前一段中所述的设备，其可操作性地耦接到扫描仪， 以在成像处理期间，移动相关联成像对象的延伸区域通过扫描仪并相 对于射频线圏而移动相关成像对象的延伸区域。
根据另一方面，公开了一种用于对相关联对象的区域进行成像或 频谱分析的方法。该区域沿着平移轴比视场更长。将相关联对象与射 频线圏一起在相对于磁共振扫描仪的向内方向上沿着平移轴平移。在 载入位置处停止射频线圏的向内平移。在停止之后，进一步在该向内 方向上平移对象，同时射频线圏保持停止，以使得所述区域平移穿过 该停止的射频线圏。在该进一步的平移期间，使用停止的射频线團和 磁共振扫描仪来对所述区域进行成像或频谱分析。
根据另一方面，公开了一种设备，其可与相关联磁共振扫描仪相 结合地操作，用于在相关联成像对象的、比成像视场更长的区域上执 行对该对象的成像或频谱分析。提供支架部件用于向相关联磁共振扫 描仪平移入或者平移出相关联成像对象。射频线圏与所述支架部件一 起布置。提供用于选择性地将线團与该支架部件和相关联对象一起移 动到该相关联扫描仪中的载入位置、并在该支架部件相对于该线圏移动该对象时将线圈静止地保持在该载入位置处的部件。 一个优点在于减少了脊柱线圉的成本和复杂度。 另一优点在于提供被布置为接近脊柱的脊柱线團。 另 一优点在于改善了孔开放度，并降低了病人的幽闭恐惧症。 另一优点在于提供了容易接触和移除的脊柱线團。
在阅读优选实施例的以下详细说明后，各种另外的优点和益处对 本领域技术人员而言会变清楚。
本发明可采用各种部件和部件排列、以及各种处理操作和处理操 作排列的形式。附图仅用于说明优选实施例的目的，而不应被理解为 限制本发明。
图1A、 1B和1C图示了包括与病人支架一起布置的脊柱线圏的 磁共振成像扫描仪。图1A示出了就在将病人载入扫描仪中之前的支 架和脊柱线圏的位置。图1B示出了在载入操作之后和就在开始脊柱 成像开始之前的支架和脊柱线圏的位置。图1C示出了在脊柱成像结 束时支架和脊柱线圏的位置。在图1B和图1C中，剖切一部分扫描仪 外壳(如虚剖切线所示)，以揭示选定部件和布置在扫描仪孔内部的 对象。
图2示出了支架的透视图。
图3示出了移除了最顶端薄片并暴露出脊柱线圏的支架的透视图。
图4示出了支架的载体部件的透视图。
图5和图6示出了脊柱线團和相关联机械部件的透视图。
参照图1A、 1B和1C，磁共振成像扫描仪IO包括扫描仪外壳l2， 其包含至少包括主磁体和磁场梯度线圈在内的部件。主磁体优选是超 导和低温的。扫描仪外壳12限定了扫描仪孔14，其内部定位了用于 成像的对象(subject)。磁场梯度线團包含在外壳12中或被布置在 孔14中。主磁体和磁场梯度线圈被配置为在以扫描仪10的等中心 (isocenter) 18为中心的成像区域上提供适当质量的成像。在图1A、 1B和1C中，等中心18以虚线圆(dotted circle)表示。
病人20或其他成像对象放置在支架22上，支架22包括可移除薄
片或台面23。支架22随后被放置在滑车24上。在所示的实施例中， 滑车24可在车轮、滚轮25、 26等上移动，并且滑车24可通过对接 机构28而选择性地与扫描仪对接。在其他实施例中，可用与扫描仪IO 永久性连接的固定卧床代替滑车24。在图1A、 1B和1C中，以处于 对接的位置示出了滑车24。
在磁共振成像的发射阶段期间，射频线圏或线圏阵列以用来在成 像对象20中激发磁共振的磁共振频率发射一个或多个射频激励脉沖 或脉沖包。在磁共振成像的接收阶段期间，使用相同的线團或线團阵 列、或者不同的射频线團或线團阵列，来检测从成像对象20发出的 激励磁共振信号。可选地，通过在发射阶段施加磁场梯度，来对磁共 振信号进行空间定位。另外或可替换地，通过在读出阶段(一般提供 频率编码)或在发射和接收阶段之间的间隔期间(一般提供相位编码) 施加磁场梯度，可选地对磁共振信号进行空间编码。本领域技术人员 可容易地构造磁共振脉冲序列以提供笛卡尔编码、径向编码、空间编 码、或其他k空间轨迹。此外，脉冲序列可包括扰流脉冲、反相脉冲、 重聚焦脉冲和其他特征。
在图1A、 1B和1C所示的实施例中，示出了两个射频线圏。利 用支架22布置脊柱线圈30。可选的头部线圏32 (以剖视图示出)被 布置在病人20的头部上方。脊柱线圏与延长的固定构件34相连，并 且脊柱线圏30和线團固定构件34两者都至少部分地布置为在支架22 的空心区域内。
图1A示出了就在将成像对象20载入扫描仪中之前的支架22和 脊柱线圈30的位置。在此位置上，脊柱线圏30和线團固定构件34 位于脊柱的头部末端，且被连接(或相反被安装)为与支架22 —起 移动。
接着参照图1A，并进一步参照图1B，在栽入操作期间，支架22 从图1A所示的位置移动到图1B所示的载入位置。支架22在相对于 扫描仪10的向内方向上沿着平移轴36 (由点划线示出)平移了载入 距离dt(图1A中标出)，以便以与等中心18具有预先选择的关系 (例如，以通过等中心18的垂直面为中心)来定位线團30。在载入 操作期间，线圏30和固定构件34沿着平移轴36在向内方向上平移 支架22和成像对象20 —起达载入距离dL。在图IB所示的载入位置
上，脊柱线圉30位于载入位置Z^处，优选地，该载入位置提供与射 频线團30的成像视场40耦合的最佳射频，其中该成像视场40包括 磁共振成像扫描仪10的等中心18。
在载入操作的结尾处，线圈30位于图lB所示的栽入位置Zk。处。 在此点上，线圏30和线圈固定构件34解除(release)与支架22 —起的 移动。在图1A、 1B和1C的实施例中，线圉30和线團固定构件34 通过摩擦而与支架22相连，并且通过内置到线圈固定构件34中的阻 块42与内置到滑车24中的配对阻块44的接触而实现该解除。可使 用其他机构来将线圈30连接到支架22或将线圏30从支架22断开。 例如，可将配对阻块内置到扫描仪10的桥架中而不是滑车24中。可 替换地或另外地，脊柱线圏30可使用由磁力、水力、风力或其他耦 合机构有效驱动的钳、锁或其他机构来连接到支架22或从支架22断 开。
成像从图1B所绘制的载入位置开始。支架22继续向内部平移以 便平移成像对象20;然而，线圏30在载入位置处保持静止。因此， 支架22和成像对象20相对于停止的线圏30沿着平移轴36平移。在 一些实施例中，支架22移动通过多个测站。在每个测站上，停止支 架22的平移达成像时间间隔，并且在该成像时间间隔中获取病人20 位于线圏30的成像视场40内的那部分的图^f象。通过以沿着平移轴36 小于成像视场40的轴向长度的距离将相邻测站隔开，相邻测站上的 图像发生重叠以使得能够重构整个脊柱的图像。这有时称为"多测站" 方法。在其他实施例中，连续地沿着平移轴36平移病人并且在连续 运动期间进行成像。针对运动假象适当地校正所得的成像数据，并且 重构脊柱图像。
在成像期间，脊柱线圏以磁共振频率与成像视场40耦合，并且可 用于激发磁共振信号、接收磁共振信号、或这两者。在一些实施例中， 布置在扫描仪外壳12中的全身线圈(未示出)，在成像视场40内的 那部分感兴趣区域中激发磁共振，并且脊柱线團30用于接收从在成 像视场40内的那部分感兴趣区域发出的磁共振信号。
在完成成像之后，支架22、病人20、脊柱线圏30和线圈固定构 件34的位置大概如图1C所示。当对较小面积成像时，可在图1B和 1C的位置之间停止该支架。为在成像后移走病人20,沿离开扫描仪
10的向外方向平移支架22。换言之，该向外平移方向与所述向内平 移方向相反。向外平移将支架向脊柱线團30移回。在向外平移期间 的选定点上(如在图1B的位置上)，脊柱线围30和线闺固定构件34 重新与支架22相连，以使得连续向外的平移将支架22和线團30这 两者都移出孔H,直到苒次到达图1A所绘出的初始位置为止。
如果脊柱成像要包括头部，可选的头部线圏32可用于对头部成 像。在适当的方法中，在脊柱扫描的开始处(图1B所示)，头部线 圏32的视场至少部分地与脊柱线圏30的成像视场40重叠，并且在 脊柱扫描开始时执4亍头部和颈部的成^f象。以此方式，由头部线圏32 获取的头部和颈部图像至少部分地与使用脊柱线圏30获取的脊柱图 像重叠，使得能够重构连续的头部/脊柱组合图像。
参照图2-6，其中示出了支架22和脊柱线團30的适当实施例的 透视图。图2示出了包括台面23和载体部件52的组装支架22。图4 示出了栽体部件52自身的透视图。所示的台面23被弯曲为与成像对 象20的总体曲线相吻合。台面23—般可移除，以进行清洁、替换等。 通过移除台面23，可到达脊柱线圈30以进行移除、修理或替换。
在图3中，移除了台面23以揭示布置在支架22的载体部件52的 延伸槽54中的脊柱线圏30和线圏固定构件34。槽54与平移轴36平 行，以使得支架22能够在脊柱成像期间相对于停止的脊柱线圉30平 移。图3示出了与图1A的初始位置相对应的、脊柱线團30和线圏固 定构件34相对于支架22的位置。支架22的载体部件52包括位于远 离扫描仪10的末端处的远端开口 56，其允许在支架22平移远离停止 的脊柱线圈30时(如图1C所示)、线圏固定构件34部分地延伸到 支架22之外。可选地，支架22的载体部件52的延伸槽54和开口 56 也大到足够容纳射频布线、射频收集、切换、组合或其他射频部件、 数字布线、功率布线等。
在图3的视图中，由可选的线圏盖60来覆盖脊柱线圏，其在所示 的实施例中是半透明的线團盖。可选的线圏盖60阻止支架22的台面 23和脊柱线圏30之间的接触。通过在成像期间将停止的线圏30置于 平移中的台面23的下方，确保了要成像区域与脊柱线團30之间的基 本恒定的空间关系。可选地，脊柱线圏30可用弹簧加载为向上顶住 台面30以进一步确保当台面23在成像期间沿着平移轴36平移时此
距离的恒定性。
图5示出了脊柱线團30和线團固定构件34自身，并且图6示出 了脊柱线圏30和一部分线圏固定构件34的更接近透视图。在图5和 6 二者中，移除了可选的线圏盖60以更清楚地示出下面的线團30的 特征。因为在成像期间，病人20平移通过停止的线團30，所以脊柱 线圏30沿着平移轴34可以比所成像的脊柱区域更短。例如，在一些 实施例中，脊柱线圈30具有可与扫描仪10的视场的轴向尺寸和长度 相应的、沿着平移轴36的长度，例如小于或大约0.5米。在一些实施 例中，脊柱线圈30包括线圏元件的阵列。例如，所示的脊柱线團30 包括部分地覆盖线圈环路64的3 x 4阵列。
如图6所示，模数转换器66与射频线圏一起布置，以对射频线圈 30所接收的模拟信号进行数字化。模数转换器66与射频线圏30 —起 沿着平移轴36平移，并且在线圏30到达载入位置zis。时停止平移。 可选地，模数转换器66是多通道模数转换器，以使得每个线圏环路64 能够独立地、远离线圏30进行通信。在其他实施例中，线圏环路信 号以模拟射频形式离开线圈30，并且在其他地方被数字化。
尽管参照脊柱扫描进行了描述，但是将意识到，在此描述的成像 技术和设备可容易地应用于对其他区域上的成像，其中该其他区域沿 着平移轴36比成像视场40更长。例如，所公开的技术和设备一般可 应用于全身扫描、胳膊或腿部扫描、伸展躯体扫描等。
当不将脊柱线圈用于脊柱或其他扩展视场成像过程时，可控制构 件34以将线圏30移出视场。例如，当对对象区域进行成像时，可将 线圈锁定在图1A的位置。此外，尽管已描述了成像应用，但是将理 解，在此描述的采用脊柱线圏30的技术可应用于基于体元的磁共振 频谱技术、体磁共振频谱技术、或其他磁共振应用。
已参照优选实施例描述了本发明。显然，本领域技术人员在阅读 和理解前述详细说明之后将想到修改和改变。只要这样的修改和改变 落入所附权利要求及其等同物的范围内，则本发明将会包括这样的修 改和改变。
权利要求
1、一种可与相关联的磁共振扫描仪(10)相结合地操作的设备，用于在相关联对象(20)的区域上执行成像或频谱分析，该区域沿着平移轴(36)比视场(40)更长，所述设备包括支架(22)，被布置为沿着所述平移轴将所述相关联对象平移入或者平移出所述相关联磁共振扫描仪；以及射频线圈(30)，与所述支架耦接，以在相对于所述相关扫描仪的向内方向上与所述支架一起平移载入距离(dL)，该载入距离随线圈在载入位置(ziso)处终止，该射频线圈在该载入位置处保持静止，以使得支架越过该载入位置的进一步向内平移导致所述相关联对象相对于该静止射频线圈的、沿着所述平移轴的平移。
2、 如权利要求1所述的设备，其中所述射频线圏(30)被布置为至 少部分地位于所述支架(22)的空心区域(54)的内部d
3、 如权利要求1所述的设备，其中所述射频线圈(30)被布置为至 少部分地位于与所述平移轴(36)平行的、所述支架(22)的延伸槽(54)之 中或之上。
4、 如权利要求l所述的设备，还包括至少一个模数转换器(66)，与所述射频线圈(30)—起布置，用于对所述射频线圏接收到的模拟信号进行数字化，所述模数转换器与所述 射频线團一起平移。
5、 如权利要求l所述的设备，还包括头部线圏(32)，被布置为位于成像对象(20)的头部上方，当所述线 圏位于载入位置(ZiJ处时，所述头部线圏的视场至少部分地与所述射 频线圏(30)的视场重叠。
6、 如权利要求l所述的设备，其中所迷射频线圈(30)包括 线圏元件(64)的阵列。
7、 如权利要求1所述的设备，其中所述射频线圈(30)具有沿着平 移轴(36)的、小于或大约0.5米的长度。
8、 如权利要求l所述的设备，其中位于所述载入位置处的所述射 频线團(30)的视场(40)以所述相关联扫描仪的等中心(18)为中心。
9、 一种磁共振成^f象系统，包括磁共振成像扫描仪(10);以及如权利要求1所述的设备，可操作地耦接到所述扫描仪，以在成 像处理期间，移动相关联成像对象(20)的延伸区域通过所述扫描仪， 并相对于所述射频线團(30)移动相关联成像对象(20)的延伸区域。
10、 一种用于对相关联对象(20)的区域进行成像或频谱分析的方 法，该区域沿着平移轴(36)比视场(40)更长，所述方法包括在相对于磁共振扫描仪(10)的向内方向上沿着平移轴(36)平移所述对象(20)与射频线圏(30)—起；在载入位置(ZiJ处停止所述射频线圈的向内平移； 在所述停止之后，进一步在该向内方向上平移所述对象，同时所述射频线圏保持停止，以使得所述区域平移通过该停止的射频线團；以及在该进一步的平移期间，使用该停止的射频线圈和所述磁共振扫 描仪来对所述区域进行成像或频谱分析。
11、 如权利要求10所述的方法，其中该进一步的平移包括在多个测站之间平移该对象(20)，该平移在 每个测站处停留达检查时间间隔；以及在该检查时间间隔期间，在每个测站处执行成像或频谱分析。
12、 如权利要求10所述的方法，其中 该进一步的平移包括连续地平移该对象(20);以及与该连续平移同时执行成像或频谱分析。
13、 如权利要求10所述的方法，还包括在成像或频谱分析之后，相对于所述磁共振扫描仪(10)沿向外方 向平移该相关联对象(20);以及在沿向外方向平移期间，启动该射频线圏(30)与该相关联对象一 起的向外平移。
14、 如权利要求10所述的方法，其中所述成像或频谱分析包括 使用射频线團(30)获取模拟磁共振信号； 在线圏处将所获取的磁共振信号数字化；以及 将数字化的磁共振信号发送离开该线圏。
15、 如权利要求10所述的方法，其中所述在载入位置(Zjs。)处停止 所述射频线圏的向内平移包括 .在所述磁共振扫描仪(10)的等中心(18)处停止该射频线圏。
16、 一种可与相关联磁共振扫描仪(10)相结合地操作的设备，用 于在相关联成像对象(20)的、比视场(40)更长的区域上执行对该对象的 成像或频谱分析，所述设备包括支架部件(22)，用于将所述相关联成像对象平移入或平移出所述 相关联磁共振扫描仪；射频线圏(30)，与所述支架部件一起布置；以及用于选择性地将所述线圈与该支架部件和相关联对象一起移动到 该相关联扫描仪中的载入位置(Zis。)、并在该支架部件相对于该线圏移 动该对象的同时将线圏保持为静止在该载入位置处的部件(34)。
17、 如权利要求16所述的设备，其中所述射频线圏(30)被配置为 在载入操作期间与所述支架部件(22)相连，该载入操作包括相对于该(d:)。、 、。
18、 如权利要求17所述的设备，其中所述射频线圈(30)被配置为 在所述载入操作完成时从该支架部件(22)断开，以便允许该支架表面 (23)相对于该相关联扫描仪(10)和射频线圈沿向内方向继续平移。
19、 如权利要求18所述的设备，其中在所述载入位置(Zis。)处，该 射频线圏(30)的枧场(40)包括该相关联磁共振成像扫描仪(10)的等中心(18)。
20、 如权利要求18所述的设备，其中所述射频线圈(30)被配置为 在载出操作期间重新与所述支架部件(22t)相连，在所述载出操作中， 支架相对于该相关联磁共振成像扫描仪(10)沿向外方向平移，重新连 接的线圏与该支架一起沿该向外方向平移，以将支架和线團二者都载 出该相关联扫描仪。
全文摘要
要成像的成像对象(20)的区域沿着平移轴(36)比成像视场(40)更长。在相对于扫描仪(10)的向内方向上，将成像对象(20)与射频线圈(30)一起沿着平移轴(36)平移。在载入位置(z<sub>iso</sub>)处停止射频线圈的向内平移。在停止之后，进一步在该向内方向上平移成像对象，同时射频线圈保持静止，以使得要成像的对象的区域平移通过静止的射频线圈的静止视场。在该进一步的平移期间，使用静止的射频线圈和磁共振扫描仪来对该区域进行成像。
文档编号G01R33/28GK101194177SQ200680020678
公开日2008年6月4日 申请日期2006年6月1日 优先权日2005年6月10日
发明者O·范德伯格特 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司