专利名称：具有生物防护用途的mri rf环形线圈模块和间隔固定器件的集成系统的制作方法
具有生物防护用途的MRIRF环形线圈模块和间隔固定器件的集成系统
在由美国国立卫生研究院(NIH)赞助的补贴No. N01-AO-60001的政
府支持下进行了本发明。政府在本发明中具有一定的权利。
本申请在特别是涉及与生物防护(biocontainment )和去污染 (decontamination)协议结合使用的患者成像设备的患者成像系统中有特定 应用。然而，将意识到的是，所述技术还可以在其它患者成像系统、其它 生物防护情景或成像技术中得到应用。
传统上，磁共振(MR)设备制造商和第三方MR线圈供应商已经不能 满足对儿科对象进行扫描的需要。日常，这种扫描最大限度的利用为成人 使用设计的线圈来执行。这通常不能舒服地适合所有对象，要求专业技师 来为线圈加垫和使得线圈适合对象，并且对较小对象的较高分辨率成像产 生次优信噪比。该问题已经被看作是难以处理的，这是因为需要大小不同 的许多线圈变型来与不同年龄和大小的儿童相适合。开发和使得一组这样 的线圈合格的成本较高，并且对终端客户的成本也高，因此儿科扫描市场 处于被遗弃的状况。此外，在MRI场所处用于大量不同大小的线圈的储存 空间也是问题。
如单个环形平面导体图案(conductor pattern)的简单线圈已经长期在 MR中使用。按照阵列使用超过一个环形线圈也是已知的。预置(prebuilt) 入集成的多元件线圈中的组合阵列是已知的，并且在大约最近IO年已经成 为标准商业配置。更经常的是，这些阵列只用于接收信号检测，而其它线 圈用于执行发射功能。对于已知的解剖结构和大小，预置的阵列是可接受 的，但是对于其它大小的对象解剖结构，它是不够优化的，并且在较大的 解剖结构或较大的对象不能装入其中时，可能是完全不兼容的。现有的预 置阵列不容易扩展，因此为不同对象提供新的能力会需要整个设计周期来 制造新的产品。设计和生产每种新配置通常是昂贵的，并且对终端客户来说是昂贵的。这使得客户等待新的设计，并且一旦它们变得可用，客户就需要承担购买新的预置阵列、当其不使用时储存它、学习任何新的独特性能特点或限制等的负担。现有的预置阵列通常不适合在成像或研究传染病的应用中需要的严格去污染。
系在患者身上的表面线圈也是已知的。类似地，己经提出了具有内置柔软线圈的外衣。
本申请提供新的和改进的可伸縮的线圈阵列构造系统和方法，其克服了上述问题和其它。
根据一方面， 一种模块化线圈阵列系统包括多个射频(RF)接收线圈模块；多个刚性夹子，其将所述线圈模块连接起来以形成所述模块化线圈阵列；以及接口盒，其连接到多个线圈模块中的每一个，放大从该线圈模块接收的信号，并将所放大的信号输出到患者成像设备。
根据另一方面， 一种配置模块化线圈阵列的方法包括确定要成像的体积的大小；选择线圈阵列配置以容纳要成像的体积；使用夹子将线圈模块连接起来以实现所选择的线圈阵列配置。该方法还包括将线圈阵列放置在要成像的体积上或其周围并且对该体积成像。
一个优点是该线圈阵列模块被全密封以便消毒。另一个优点在于线圈阵列对于不同大小对象的可伸縮性。本领域普通技术人员在阅读和理解以下详细描述时将认识到本发明的创新的另外的优点。
本发明可以采用各种部件和各部件的排列、以及各种步骤和各步骤的排列的形式。附图仅用于说明各种方面的目的，而不要被解释为限制本发明。
图1图示了刚性的、半抛弃型(semi-deposable)射频(RF)接收线圈模块，其在可配置线圈阵列中用于对象的磁共振成像；
图2是多个线圈模块可以连接到其的前置放大器接口盒(PIB)的图示，该接口盒可选地组合从各模块接收的信号以输出到MRI扫描仪；
图3示出了使用夹子刚性耦合的、按照八边形阵列布置的可连接线圈
7模块的实施例； 、
图4图示了用于置于支撑物上的诸如对象躯干的感兴趣体积的线圈模
块阵列的另一实施例；
图5和6分别图示了重叠的线圈模块的阶梯阵列的端视图，该重叠的
线圈模块具有如下模块具有厚的末端外壳的模块和具有薄的末端外壳的
模块；
图7图示了可用来从多个RF接收器线圈模块形成多种几何形状的多个夹子；
图8图示了使用了由180°夹子和135°夹子连接的多个模块的顶部开
口型(splittop)接收器阵列；
图9图示了具有包括用于容纳刚性夹子的容纳凹槽的外壳的模块；图IO图示了根据各方面、使用不同夹子的多种配置的三线圈阵列；图11图示了根据各方面、使用多个夹子构造的四线圈阵列；图12图示了根据各种特征、使用多个夹子的不同取向的五线圈阵列；图13图示了根据在此描述的特征、使用不同夹子构造的六线圈阵列的
若干示例；以及
图14是根据各种特征、用于构造定制RF接收线圈阵列的方法的图示。
图1图示了刚性的、半抛弃型射频(RF)接收线圈模块IO，其在可配置线圈阵列中用于对象的磁共振成像。各模块适于宽范围的不同大小的动物和人的宽范围的解剖结构。例如，各模块可形成为适于例如儿科对象成像、动物研究等的定制几何形状。可在使用寿命结束时或在其潜在污染使得需要处理掉的任何时候处理各模块。多个模块10中的每一个可以使用预形成的夹子12连接，该夹子允许用户为给定对象生成期望形状的线圈阵列。每个模块包括环形线圈14和用于通过通信链路(例如，RF通信电缆等)将信息传送到前置放大器接口盒(PIB) 18的电路16。匹配和调谐元件被并入该环和/或电路16。各模块被密封，并且具有连接器，将连接器设计为减少生物污染物和/或挥发性去污染液体和气体的进入或捕获。因此利用可以耐受来自侵蚀性清洗和去污染化学物的化学袭击的物质来构造各模块。此外，尽管各模块在此描述为是平的并且包括环形线圈，但是将意识到的是， 一个或多个模块可以是弯曲的、蝶型的、鞍型的和/或可以包括正交表面线圈等。
在一个实施例中，由各模块的阵列接收的谐振信号在PIB 18中解调，并且被传送到患者成像设备20 (如MRI机器等)，其将接收的信息存储到数据存储器22中。在其它实施例中，PIB18包括用于各个线圈的前置放大器以及接口板(未示出)，该接口板将每个线圈通道的分开的MR信号发送到患者成像设备20，在患者成像设备中它们被解调、数字化、处理为图像等。重建或阵列处理器24执行二维或三维傅立叶逆变换或其它已知的变换，以便重建存储在图像存储器26中的切片或体积图像表示。可以在操作器控制下的视频处理器28将体积图像表示的选定部分转换为切片图像、投影图像、透视图等，用于显示在用户接口 30 (例如，具有监视器等的工作站或其它计算设备)上。可以根据若干标准(如一些总计信噪比度量、或各线圈之间的独立和去耦的场图案、或与敏感性编码或其它并行成像技术相关联的最终图形质量)的任何方面的一个或多个限制，额外地优化模块阵列几何形状。
根据实施例，线圈组件(coilkit)包括多个模块IO、线圈夹子12、 PIB18和相关电缆，以允许用户创建用于扫描大小变化的对象(例如，儿科对象、肥胖对象、其它动物等)的定制大小的接收器阵列。如果需要的话，通过使用小型环形(例如，直径大约为10cm)构建的阵列获得的改进的信噪比(SNR)允许扫描低到大约每像素100微米。根据一个示例，定制接收器线圈阵列具有4到8个线圈，并且允许与恒定等级表现(CLEAR )均匀性校正结合的敏感性编码(SENSE )加速，这两种技术都是KoninklijkePhilips Electronics,NV的注册商标，并且在一件或多件专利中对其进行描述。根据另一个示例，提供了具有大小变化的环形的线圈模块，以便在期望增加SNR时允许用户选择较小的线圈环形大小。在任何情况下，PIB具有与许多模块IO (例如，6、 8、 16等)相适应的端口，并且可以堆叠多个PIB以提供扫描系统的可伸縮性。
可以在例如高污染的环境中采用该组件。例如，线圈模块、夹子和PIB(一个或多个)可能保留在被认为污染了的分段闭合(sectioned-off)区域中(例如，使用重防腐(heavy-duty)塑料、空气过滤系统等)，并且可能
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使用由该模块和夹子构造的阵列扫描患者(例如，狗、儿童、猴子等)。将
模块主动去耦以改进由各个PIB接收的信号。来自PIB的通信电缆穿过污染区和清洁区之间的屏障以允许它们之间的通信，MRI扫描仪以及可能的患者位于该清洁区中。 一旦己经扫描了患者，则可以由穿着防护服的一个或多个人员对各模块、夹子以及可选地PIB消毒(例如，喷雾、在溶液中浸泡等)，以便另一个污染患者继续使用。在使用寿命结束时，各模块和夹子可以被高压灭菌并丢弃。
使用夹子将组件中的各模块夹在一起以形成定制几何形状，并且将每个模块插入PIB中。这些夹子将各模块保持为刚性形状，并且可用于将各线圈端对端、并排或以这两者固定在一起。具有例如180° 、 135° 、 120° 、 108° 、 90°的角度或任何其它适合或期望的角度的固定夹子12可用来形成不同几何形状。此外，夹子12可以以颜色编码以允许用户在它们之间快速区分。夹子可以用聚乙烯等成型，其相对不贵并且易于清洁。根据另一实施例，使用放置在干净的聚碳酸酯下面的标签来标识夹子，使得该标签嵌入夹子表面，该夹子表面保持光滑以减轻交叉污染。可替代地，玻璃纤维墨水等被用来将夹子角度信息打印在夹子上。
PIB是多通道线圈接口盒，其提供线圈与线圈的去耦、线圈与发射线圈的去耦、信号前置放大、以及到多通道接收器系统的接口。在一个示例中，在生物安全水平4级(BL4)实验室中用于对中等至大型灵长类动物对象和致命病菌进行操作的扫描仪中使用该模块阵列。如果需要的话，各模块可以认为是一次性的，对生物污染密封，可消毒的，并且能够提供对灵长类动物解剖结构的完全涵盖。中等大小的灵长类动物具有与一岁大的人类相同的大小和生理参数(心跳、呼吸速率)。上述线圈和夹子组件的基本设计能够提供大量的定制接收器阵列，只利用其中的少量部件，这使其适于例如儿科扫描。整个组件的成本相当于单个成人大小的线圈，还可以容易地提供所有尺寸的接收器阵列用于扫描从刚出生到5岁大或更大的儿童。在其它实施例中，可以采用一个或多个组件来构建足够大的线圈阵列，以便扫描不能适当地与标准MRI线圈相适合的肥胖成人。在其它示例中，各模块用于野战医院等中的MRI扫描作为特别的MRI扫描仪。
在另一实施例中，各模块被夹到一起以形成包括多个正交表面线圈模
10块的桌面平面接收器线圈，而其它模块以如下几何形状连接，该几何形状形成与患者相适合的接收器阵列部分。此外，各模块可以以具有更长的环形或多个重叠的环形的不同外壳构造，用于增强Z轴覆盖。利用模块化线
圈阵列进行扫描还可以通过利用置入扫描仪中的SENSE和CLEAR重建特征来增强。刚性夹子允许阵列在并行成像应用中工作良好。
在另外的实施例中，模块IO放入预先构造的期望几何形状的框架中而不是夹到一起，用于特定成像应用(例如，小动物、儿童、成人等)。例如，可以生成框架以适合位于特定对象或其部分的周围或之上，并且大量线圈模块可以插入该框架中以产生围绕该对象的刚性扫描线圈阵列。
可以提供各框架和/或夹子以覆盖一定范围的体积，如横截面中的正多边形，该多边形是具有增加的总面积和增加的侧边数的3D (右)平行六面体的基面，该多边形的每"侧"是单个线圈元件。根据一个示例，提供各框架和/或夹子为仰卧对象构造两个"阶梯"阵列， 一个在前面并且一个在后面。另外地或可替代地，可以为各框架和/或夹子提供2D窗玻璃，如名义上为平面的2X3阵列或2X4，并且该阵列结构控制线圈的重叠以构造最小耦合。
在任何情况下，可以构造线圈阵列使得高质量成像性能的一些标准被优化。例如，可以构造8模块圆柱形头部线圈阵列使得其线圈与线圈的信号耦合名义上被最小化。另外地或可替代地，可以构造线圈阵列使得其接收空间不均匀性在如例如10 cm球体的体积上不差于50X的目标。此外，可以构造以最小化SENSE成像退化，如沿着水平或垂直方向的具有2.0和3.0的成像加速的g因子。
其它特征和方面包括单独或组合使用模块10而不用夹子12。还可以选择阵列几何形状以实现最小线圈耦合、体积上的最大均匀性、利用SENSE或其它并行成像技术的最小伪影成像等。各个模块可以是一次性的或可替换的。多边形阵列可以具有如同纸风车的偏移量或重叠。使得各模块移位以成为彼此相对较少对称的，因为这可以减少SENSE中的伪影。此外，PIB18允许若干独立模块在单个接口处连接到MRI扫描仪，这将方便地支持多元件线圈的单个连接。
将意识到的是，模块10不需要是平的，而是可以被弯曲成一个或两个
ii平面以便符合要成像的特定体积。此外，模块io不需要是矩形，而是可以
是三边形、六边形等，并且不需要是相同大小的。此外，可以使夹子12成形以容纳这种弯曲的模块。在其它实施例中，夹子具有可变的或多种长度，其便于可选择地使各模块间隔开。在另外的实施例中，前置放大电路包括在每个模块的电路16中而不是在PIB 18中。
图2是多个线圈模块可以连接到其的PIB 18的图示，该PIB 18可选地组合从各模块接收的信号以输出到MRI扫描仪。根据一个示例，PIB可以提供用于任何地方的从1到8通道的电子器件，包括前置放大器、阻抗匹配电路、用于各个线圈的发送/接收偏置的驱动电路、电子故障状况的检测、以及对于主MRI系统的其存在的标识。PIB可以具有帽子或盖子，以便减少物质在未使用的连接器上暴露。将前置放大器放入PIB而不是放入模块10中便于减少模块的成本、大小、厚度等。如果需要的话，各模块然后可被当作一次性实体。然而，各模块被密封和设计为没有可能藏有污染物的粗糙表面或深凹槽，并且如果需要的话可以构造为使得可以进行许多去污染循环。
还参照图2，来自线圈阵列中的n个独立RF线圈模块10中的每个的信号由n个独立的前置放大器40、 40b、…、40n的对应的一个放大，其中n是阵列中可容纳的接收器线圈模块的数量。独立放大的信号由n个独立接收器42a、 42b、…、42n解调，并馈送给包括n个独立A/D转换器44a、 44b 、…、44n的A/D转换器阵列。可选地，数字组合器46使用标准数字信号处理技术来处理、加权和组合独立的数字信号。操作者也可以控制组合器46以将要进行重建的信号分给多个相关图像。可替代地，来自线圈的信号可以被数字化，然后利用数字接收器解调。在另一实施例中，独立数字信号的一些或全部被直接转发给MRI扫描仪而没有被组合，在MRI扫描仪中这些信号被解调、数字化和处理为图像。例如，在该实施例中，将SENSE参考数据存储在扫描仪中，并用于将MR信号重建为图像数据。此外，独立信号可以分开发送、多路复用等。
接收通道的数目依赖于特定MRI系统，因此将意识到是，接收器通道的数目不必等于RF线圈模块的数目。例如，根据采用的图像系统上可用的接收器通道的数目，按照需要，用适当的组合电路以模拟或数字形式将来自多个模块的信号多路复用或组合。同样，不必使用所有通道。
图3示出了使用夹子12刚性耦合的、按照八边形阵列50布置的可连接线圈模块10的实施例。根据该图，夹子具有135°角度，其便于将8个模块布置为对称的8侧边的八边形几何形状。然而，要意识到的是，可以提供任何数目的刚性夹子角度以允许构造任何数目的几何形状。此外，可以对夹子12进行颜色编码以允许用户在角度稍微不同的夹子(例如，108°和120°夹子等)之间快速区分。
感兴趣体积52位于构造的阵列50内的支撑物54 (例如，垫子、豆子袋(beanbag)、枕垫、或一些其它支撑物)。根据一个示例，感兴趣体积是患者的头或其它动物的头。八边形形状的阵列提供额外的空间用于其它医疗用具等，如位于病人嘴和鼻子上的呼吸器56等。阵列50适于SENSE成
像协议等。
图4图示了用于置于支撑物上54的感兴趣体积52 (如对象的躯干)的线圈模块10的阵列的另一实施例。在该示例中，可以从多种模块大小中选择线圈模块10，并且如在可以表示在对象上使用的标称负载状况下，将每个模块调谐到扫描仪的标称谐振频率。根据该图，在支持物下，4个元件形成该对象下面的"阶梯"几何形状，并且4个元件形成位于该对象的身体上面的阶梯，该对象在支撑物上俯卧或仰卧在两个阶梯之间。根据另一实施例，阵列可以在正方形(例如，2X2阵列)中包括大约4个模块，用于在对象躯干的上面或下面使用。此外，可以同时使用多于一个这种"躯干正方形"(例如， 一个在对象上面，而一个在下面)。
图5禾卩6分别图示了重叠的线圈模块的阶梯阵列的端视图，该重叠的线圈模块具有如下模块具有厚的末端外壳的模块58和具有薄的末端外壳的模块10。包括模块的主要部分的导体和/或电路板16较薄，具有几个毫米量级的厚度，但是一些电子部件和/或一些连接器实际上可以更厚(例如，1到2厘米)。例如，从描绘的各模块中的每个延伸出的电缆59被图示为厚度受限的部件。因此，在模块58中可以采用具有最宽厚度的部件(例如，在该示例中的电缆59)的简单外壳。
可替代地，可以构造该外壳具有一个或多个薄的边缘并且具有其它更中心的部分，该中心部分具有更厚的厚度，如图6中的模块10所示。根据该实施例，如果需要的话，每个线圈外壳较薄以便使得各线圈的重叠。每 个线圈模块10使用能够耐受如用于在各使用之间对各模块消毒的挥发性化
学药品的材料制造。如Ultem (聚醚酰亚胺)、PEEK (聚醚醚酮)、PPSF (聚 苯砜)、聚碳酸酯等的材料可用于形成各模块。每个模块外壳没有深的凹处、 尖锐的凹槽或尖锐的内部角，以便减少病菌或化学药品残存其中的可能性。 电连接器59至少可以是例如利用o型环或利用用于将连接器的主体相对于 模块外壳密封的粘结材料名义上密封的。可以从化学活性较低的金属(如 无电镀镍等)中选择电接触，以使得更好耐受与去污染化学药品的接触。
图7图示了多个夹子，其用于从多个RF接收器线圈模块10形成多种 几何形状。按照预成型配置的数目提供夹子，以便将各模块连接起来以形 成刚性结构。可采用180°夹子60来以基本平的取向连接两个模块。不管 其角度，每个夹子包括一对保持块61，其与模块10上的对应容纳凹槽(未 示出)相适应。提供135°夹子62用于以135。角将模块连接起来。例如， 当使用8个135°夹子62连接8个模块时，形成了八边形线圈阵列。
如果需要六边形阵列，可以使用120°夹子64来将模块连接起来。类 似地，使用5个108°夹子66形成了五边形。使用90°夹子68形成了正 方形阵列。将意识到的是，使用相互结合的不同的夹子，可以形成其它多 边形形状。根据另一实施例，夹子可以是半刚性铰接的以允许动态形成多 边形，使得大量模块可以连接到一起，并且所得到的阵列可以被操纵或折 叠成需要的形状，各铰链足够硬或可锁定以保持阵列的最终形状。
图8图示了使用由180。夹子60和135。夹子62连接的多个模块的顶 部开口型接收器阵列80。根据该图，通过使用180°夹子60将两个模块连 接起来形成了模块的平面。阵列80的该部分可以放置在对象(如人或其它 灵长类动物)下面。此外，该平面阵列部分可配置为使得其可以取向为具 有与用于扫描对象的主磁场平行或正交的长轴。可以使用135°夹子62将 若干其它模块连接起来，以形成例如放置在对象的胸部或腹部上的阵列的 弯曲部分。以此方式，生成阵列80以与感兴趣对象或体积紧密适应，以便 生成高度准确的读数。每个模块都可以连接到PIB，并且PIB上的任何未使 用端口都可以终止于50欧姆以完成阵列。
图9图示了具有包括用于容纳刚性夹子的容纳凹槽或凹进92的外壳90的模块10。该模块在每个边缘都包括两个容纳凹槽，以便允许沿着任何期
望的边缘将模块连接到另一模块。容纳凹槽92被设计为容纳上面关于图7 描述的保持块61，以便在夹子(一个或多个)和模块(一个或多个)之间 形成稳固的并且可移除的机械连接。容纳凹槽92足够深，以便容纳保持块， 但是足够窄，以便减轻其中的残留或污染物滞留。此外，凹槽以减轻尖锐 边缘的方式形成在外壳中，这便于在使用后对模块进行清洁和/或消毒。例 如，凹槽和/或外壳可以用适当的聚合物或塑料来成型。在一个实施例中， 将外壳成型为两块，并且在将这两块密封在一起之前插入线圈环路和相关 联的电路。
图10图示了根据各方面、使用不同夹子的多种配置的三线圈阵列100。 例如，阵列IOO可以使用180°夹子60按照平的布置连接，其可以用作表 面线圈面板、灵长类动物脊柱阵列等。在另一实施例中，使用135°夹子 62构造阵列以形成稍微弯曲的形成，这可以用作灵长类动物身体阵列、表 面线圈面板等。另一实施例使用120°夹子64形成半个六边形阵列，这例 如用作表面线圈面板、面向开口的灵长类动物头部线圈阵列等。另一示例 使用108°夹子66形成面向开口的阵列，其可以用作表面线圈面板、啮齿 动物胸部阵列、面向开口的灵长类动物头部线圈阵列等。另一示例使用90 °夹子68，其可以用作面向开口的啮齿动物阵列、面向开口的灵长类动物 头部阵列、表面线圈面板等。
图11图示了根据不同方面、使用多个夹子构造的四线圈阵列110。在 一个示例中，将该四线圈阵列图示为利用135°夹子62构造的半个八边形 阵列，这可以用作表面线圈面板、灵长类动物躯干阵列等。根据另一示例， 使用90°夹子68连接四线圈阵列以形成基本上正方形的阵列，其可以用作 灵长类动物肢体线圈阵列、啮齿动物体积线圈阵列等。
图12图示了根据不同方面、使用多个夹子不同取向的五线圈阵列120。 例如，该五线圈阵列可以使用135°夹子62连接，以构造可以用作例如大 型动物躯干线圈阵列等的阵列。根据另一示例，可以使用135°夹子62将 三个线圈模块夹到一起，而可以使用180°夹子60将其它两个线圈夹到一 起，以产生顶部开口的灵长类动物躯干线圈阵列。另一示例使用通过使用 120°夹子64夹在一起的三个模块和使用180。夹子连接的两个模块形成例
15如可用于扫描灵长类动物头部或躯干的顶部开口线圈阵列。另一示例使用
108°夹子66连接三个模块，而使用1S0。夹子60连接其它两个模块，以 形成顶部开口线圈阵列。另一示例涉及使用108°夹子66连接五个模块以 形成五边形线圈阵列。
图13图示了根据在此描述的特征、使用不同夹子构造的六线圈阵列80、
130的若干示例。该六线圈阵列可以使用135°夹子和108°夹子构造为顶 部开口线圈阵列。可替代地，可以使用120°夹子生成六边形线圈阵列。根 据另一示例，可以使用180°夹子和90°夹子的组合构造矩形阵列。在例 如扫描灵长类动物的身体或其部分时，可以采用这种阵列结构。
将理解的是，可以使用在此描述的任何夹子以及其组合、以及任何数 目的模块来构造上述阵列。此外，对各阵列的使用不限于上述示例，而是 各阵列可用于任何应用或可由该阵列束缚或另外成像的任何感兴趣体积。 此外，可以使用任何数目的线圈模块构造任何数目的合适的或需要的阵列 配置，并且这种配置不限于在此描述的特定阵列配置。
图14图示了根据各特征、涉及线圈阵列的定制生成的方法。尽管将该 方法描述为一系列步骤，但是将理解的是，实现所述目标和/或结果不需要 所有步骤，并且根据某些方面， 一些步骤可以以不同于所述的特定顺序的 顺序来执行。
图14是根据各特征、用于构造定制RF接收线圈阵列的方法140的图 示。在142，评估要成像体积的大小。该体积可以是例如人类或其它动物。 额外地或可替代地，该体积可以是人类或其它动物的部分，如头部、躯干 (例如，胸部和/或腹部)、腿、臂、关节、手、足等。在144，选择将包括 该体积的线圈阵列配置。根据示例，如果该体积是患者的头部，则可以选 择用90°夹子构造的四模块阵列。可替代地，可选择四模块阵列用于顶部 开口阵列的构造，其中使用180°夹子连接两个模块以创建放置患者头部的 平面阵列，而使用135°夹子连接其它两个模块以创建用于放置在患者头部 上面的顶部开口阵列的顶部。
在146，使用提供的夹子连接线圈模块以构造所选择的线圈阵列配置。 例如，如果该体积是患者的头部，并且在144选择了六边形阵列，则可以 使用120°夹子将6个线圈模块夹在一起以构造该阵列。在148，将该线圈阵列配置放置在该体积上或周围。在150，(例如，经由电缆或其它通信手 段)将各个模块连接到PIB，该PIB依次耦合到扫描仪(如MRI扫描仪)。 然后在152对该体积成像。
在另一实施例中，用于以期望配置将各模块连接在一起的夹子是可调 整的。例如，夹子可设置有可变的铰链，其允许用户从多个角度中进行选 择以便可调整地构造线圈阵列。在该情况下，夹子可沿着连续的弧线(例 如，从大约270°到大约90° ，从大约180°到大约90° ，或在一些其它 范围之间)调整。夹子铰链可设置有圆柱形O型环(例如，橡胶的、塑料 的或其它能够抵抗由于去污染化学药品导致的侵蚀的聚合物)或其它装置， 所述装置在铰链内维持相对高的静摩擦力，以便一旦位于所选择的角度， 就确保铰接的夹子处于该所选择的角度处，同时在调整铰接的夹子时施加 的力的总量与人手能够提供的力量一致。在该示例中，O型环可以密封在 可调整的夹子内，以确保夹子不被轻易地污染。另一实施例涉及具有内部 棘齿或齿轮等的可调整夹子，其具有多个分立的可选择位置。此外，各夹 子在所选择的位置可以锁定。
权利要求
已经描述了优选实施例，现在本发明要求保护1. 一种模块化线圈阵列系统，包括多个射频(RF)接收线圈模块(10)；多个刚性夹子(12)，其将所述线圈模块(10)连接起来以形成所述模块化线圈阵列；以及接口盒(18)，其与所述多个线圈模块(10)中的每一个连接，放大从所述线圈模块(10)接收的信号，并将所放大的信号输出到患者成像设备(20)。
1. 一种模块化线圈阵列系统，包括 多个射频(RF)接收线圈模块(10);多个刚性夹子(12)，其将所述线圈模块(10)连接起来以形成所述模 块化线圈阵列；以及接口盒(18)，其与所述多个线圈模块(10)中的每一个连接，放大从 所述线圈模块(10)接收的信号，并将所放大的信号输出到患者成像设备 (20)。
2. 如权利要求l所述的系统，其中，每个线圈模块(10)包括RF接 收线圈(14)和用于与所述接口盒(18)通信的电路(16)。
3. 如权利要求2所述的系统，其中，所述患者成像设备(20)是磁共 振成像(MRI)设备，其执行用于对从所述接口盒(18)接收的信号进行敏 感性编码(SENSE)加速和恒定等级表现(CLEAR)均匀性校正的算法。
4. 如权利要求1所述的系统，其中，所述刚性夹子(12)包括90。夹 子(68)、 108°夹子(66)、 120°夹子(64)、 135°夹子(62)或180°夹子(60) 中的至少一个。
5. 如权利要求4所述的系统，其中，对所述夹子(60,62,64,66,68)进行彩色编码以指示它们各自的角度。
6. 如权利要求4所述的系统，其中，所述夹子(60,62,64,66,68)将所 述模块(10)连接起来以形成多边形线圈阵列。
7. 如权利要求4所述的系统，其中，以如下方式将所述线圈模块(10)选择性地连接起来使用9(T夹子(68)以形成全部或部分正方形线圈阵列； 使用108°夹子(66)以形成全部或部分五边形线圈阵列； 使用120°夹子(64)以形成全部或部分六边形线圈阵列； 使用135°夹子(62)以形成全部或部分八边形线圈阵列；或 使用1S(T夹子(60)以形成平的线圈阵列。
8. 如权利要求l所述的系统，其中，所述线圈模块(10)被全密封。
9. 如权利要求l所述的系统，其中，所述接口盒(18)包括用于与各 个线圈模块(10)连接的多个端口，并且其中，可以堆叠多个接口盒(18) 以容纳模块化线圈阵列，所述模块化线圈阵列具有比单个接口盒(18)可 以容纳的线圈模块更多的线圈模块(10)。
10. —种包括如权利要求1所述的模块化线圈阵列系统的磁共振成像 系统，被配置和定位为接收空间编码的磁共振RF信号。
11. 一种配置如权利要求l所述的模块化线圈阵列的方法，包括 评估要成像体积的大小；选择线圈阵列配置以适合所述要成像体积；使用夹子(12)将线圈模块(10)连接起来，以实现所选择的线圈阵 列配置；将所述线圈阵列放置在所述要成像体积上或其周围；以及 对所述体积成像。
12..如权利要求1所述的系统，还包括组合器(46)，其组合从一个或 多个线圈模块(10)接收的信号，并将单个信号输出到患者成像设备(20)。
13. —种用于配置模块化线圈阵列的方法，包括 确定要成像体积的大小；选择线圈阵列配置以容纳所述要成像体积；使用夹子(12)将线圈模块(10)连接起来，以实现所选择的线圈阵 列配置；将所述线圈阵列放置在所述要成像体积上或其周围；以及 对所述体积成像。
14. 如权利要求13所述的方法，还包括对由所述线圈阵列中的所述模 块(10)生成并且重建为图像表示的数据进行敏感性编码(SENSE)加速 和恒定等级表现(CLEAR)均匀性校正。
15. 如权利要求14所述的方法，其中，所述夹子(12)包括9(T夹子 (68)、 108°夹子(66)、 120°夹子(64)、 135°夹子(62)或180。夹子(60)中的至少一个。
16. 如权利要求13所述的方法，还包括将每个所述线圈模块(10)连 接到接口盒(18)，放大来自每个线圈模块(10)的信号，对每个信号进行 模数字转换，将所放大的、转换的信号组合为单个输出信号用于输出到MRI 扫描仪。
17. 如权利要求13所述的方法，还包括将每个所述线圈模块(10)连 接到接口盒(18)，放大来自每个线圈模块(10)的信号，对每个信号进行 模数字转换，并且将所放大的、转换的信号提供给MRI扫描仪。
18. 如权利要求17所述的方法，还包括将所述线圈阵列和接口盒(18) 维持在扫描区域的污染区中，并且将MRI扫描仪维持在所述扫描区域的清 洁区中。
19. 如权利要求18所述的方法，还包括在各次使用之间对所述线圈模 块(10)和夹子(12)消毒，并且在使用寿命结束时丢弃所述线圈模块(10) 和夹子(12)。
20. 如权利要求13所述的方法，其中，所述成像包括利用所述线圈模 块(10)接收由MR扫描仪感应的磁共振信号。
21. —种编程以执行如权利要求14所述的方法的处理器或计算机介质。
22. —种便于构造可伸縮的RF线圈阵列的系统，包括 用于收集通过在存在磁场的情况下向感兴趣体积施加RF脉冲生成的图像数据的装置(10);用于可伸縮地和刚性地将用于收集图像数据的所述装置(10)耦合到 至少一个其他用于收集图像数据的装置(10)以成为阵列的装置(12);用于从多个用于收集图像数据的所述装置(10)接收所收集的图像信 息的装置(18);以及用于重建所述感兴趣体积的图像的装置(20)。
23. 如权利要求22所述的系统，其中，所述装置(10)包括多个RF 接收线圈模块。
24. 如权利要求23所述的系统，其中，所述装置(12)包括至少一个 刚性框架元件，利用所述框架元件将多个所述线圈模块可释放地连接。
全文摘要
当扫描患者以生成其图像时，射频(RF)线圈模块(10)使用多个夹子(12)可伸缩地相互耦合，以形成平的或多边形的线圈阵列，该线圈阵列放置在患者或其部分之上或其周围。用户评估要成像的体积，识别适当大小和形状的线圈阵列配置，并使用一个或多个预先确定角度的夹子(12)来构造识别的线圈阵列配置，该线圈阵列配置放置在该体积上或其周围。线圈模块(10)耦合到前置放大器接口盒(PIB)(18)，该前置放大器接口盒(PIB)(18)向患者成像设备(20)，如MRI扫描仪提供前置放大的线圈信号(一个或多个)。小的阵列可构造来容纳儿科患者和/或较小的动物。模块(10)被全密封，可以在各次使用之间对其清洁，并且在使用寿命结束时丢弃。在一个方面，模块化线圈阵列、夹子(12)和PIB(18)维持在隔离的污染区中，与患者成像设备(20)分离。
文档编号G01R33/3415GK101467061SQ200780021142
公开日2009年6月24日 申请日期2007年6月7日 优先权日2006年6月9日
发明者C·J·肖, D·L·福克塞尔, J·T·卡隆, R·C·高斯, W·R·丹尼斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司