用金属塞密封的磁场探头的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种磁场探头(100、2202)，包括具有中空腔体(106、602)的容器(104、702、1400、1500、1600、1700、1800)。所述中空腔体包括连接所述中空腔体与所述容器的外表面(109、702)的导管(110、700)。所述容器还包括在所述外表面上包围所述导管的金属层(108、800)。所述容器还包括金属塞(400、1000)。所述金属塞至少部分地填充所述导管。所述金属塞与所述金属层一起形成密封(402、1002)。所述磁场探头还包括样品(300、900、1608)，所述样品包括氟19。所述样品至少部分地填充所述中空腔体。所述磁场探头还包括天线(102)，所述天线毗邻所述容器，用于操纵所述流体样品的磁自旋并且用于接收来自所述流体样品的磁共振信号。
【专利说明】用金属塞密封的磁场探头
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于磁共振成像的磁场探头，尤其涉及将样品密封到所述磁场探头中。
【背景技术】
[0002]在磁共振成像期间，磁场可能在磁共振图像的采集期间变化。例如，磁场梯度的切换可能引入不想要的磁场变化。外来物的放置或者甚至组织的存在也都可能影响静磁场。磁测量可以被用于校正不想要的磁场变化。
[0003]磁场探头是实现对磁场的时空变化的测量的探头或传感器。可以通过采取具有已知核磁共振(NMR)信号的材料来构建磁场探头。特定NMR共振的频率是磁场的函数。在NMR谱仪中，磁场强度是已知的，并且以此方式，频谱可以被用于识别样品。对于磁场探头反之亦然。已知材料被放置到未知强度的磁场中，特定响应或共振的频谱或位置可以然后被用于确定磁场强度。
[0004]美国专利申请US2009/0295389A1公开了一种磁场探头以及制作其的方法。
【发明内容】
[0005]本发明在独立权利要求中提供一种磁场探头、一种磁共振成像系统以及一种制作场探头的方法。在从属权利要求中给出了实施例。
[0006]在临床磁共振成像(MRI)中，一个问题是:局部磁场因环境影响而非确切已知的。设想的解决方案是使用所谓的场探头，在磁体内的若干位置上连续测量实际场。主要问题在于，所述场探头包括(典型地在几个月内)持续逃逸和/或蒸发的液体。磁场探头典型地包括用于生成核磁共振(NMR)或MRI信号的氟碳化合物，例如全氟烃，所述信号被用于确定所述磁场强度。使用许多氟碳化合物的困难在于，它们极其地滑，并且非常容易蒸发。如上文所提及，可能难以长时间将所述氟碳化合物密封到所述磁场探头中。该问题可能导致需要定期更换所述场探头中的所述氟碳化合物或者整个场探头。
[0007]本发明的实施例可以通过提供一种场探头来解决上文提及的问题以及其他问题，所述场探头包括具有中空腔体的容器。所述中空腔体被填充以流体样品，所述流体样品包括具有原子自旋的原子种类。存在有通过所述容器的引入部到所述中空腔体中的导管。在所述中空腔体的外侧上存在有包围所述导管的金属层。金属塞然后被用于至少部分地填充所述导管。所述金属塞进一步与所述金属层一起形成密封。该密封可以减少所述流体样品从所述中空腔体的蒸发和/或损失。这可以提供能够使用更久的所述场探头。
[0008]本文中使用的“磁场探头”或“场探头”涵盖实现对磁场中的时空变化的测量的探头或传感器。可以通过采取具有已知NMR或MRI信号的材料来构建磁场探头。特定NMR共振的频率是磁场的函数。在NMR谱仪中，磁场强度是已知的，并且以此方式，频谱可以被用于识别所述样品。对于磁场探头反之亦然。已知材料被放置到未知强度的磁场中，特定共振或多个共振的频谱或位置可以然后被用于确定所述磁场强度。
[0009]本文中使用的“计算机可读储存介质”涵盖可以储存可以由计算设备的处理器运行的指令的任意有形储存介质。所述计算机可读储存介质可以优选为计算机可读非瞬态储存介质。所述计算机可读储存介质也可以优选为有形计算机可读介质。在一些实施例中，计算机可读储存介质也可以能够储存能够被所述计算设备的所述处理器访问的数据。计算机可读储存介质的范例包括，但不限于:软盘、磁性硬盘驱动器、固态硬盘、闪存、USB拇指驱动器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、光盘、磁光盘以及所述处理器的寄存器文件。光盘的范例包括压缩盘(⑶)和数字多功能光盘(DVD)，例如⑶-ROM、⑶-RW、⑶-R、DVD-ROM、DVD-Rff或DVD-R盘。术语计算机可读储存介质也指能够经由网络或通信链路被计算机设备访问的各种类型的记录介质。例如，数据可以在调制解调器上、互联网上，或局域网上被检索。
[0010]“计算机存储器”或“存储器”为计算机可读储存介质的范例。计算机存储器为对处理器可直接访问的任意存储器。计算机存储器的范例包括，但不限于:RAM存储器、寄存器和寄存器文件。
[0011]“计算机存储设备”或“存储设备”为计算机可读存储介质的范例。计算机存储设备为非易失性计算机可读存储介质。计算机存储设备的范例包括，但不限于:硬盘驱动器、USB拇指驱动器、软盘驱动器、智能卡、DVDXD-ROM和固态硬盘。在一些实施例中，计算机存储设备也可以为计算机存储器，反之亦然。
[0012]本文中使用的“计算设备”涵盖包括处理器的任意设备。本文中使用的“处理器”涵盖能够运行程序或机器可执行指令的电子元件。对包括“处理器”的所述计算设备的引用应被解读为可能包括多于一个处理器或处理核。所述处理器例如可以为多核处理器。处理器也可以指单个计算机系统内的或者被分布在多个计算机系统中的处理器的集合。术语计算设备也应被解释为可能指计算设备的集合或网络，每个所述计算设备包括处理器或多个处理器。许多程序具有它们的由多个处理器执行的指令，所述处理器可以在相同的计算设备内，或者可以被分布在多个计算设备上。
[0013]本文中使用的“用户接口 ”为允许用户或操作者与计算机或计算机系统交互的接口。“用户接口”也可以被称作“人机交互设备”。用户接口可以将信息或数据提供给所述操作者和/或从所述操作者接收信息或数据。用户接口可以使得来自操作者的输入能够被所述计算机接收，并且可向所述用户提供来自所述计算机的输出。换言之，所述用户接口可以允许操作者控制或操纵计算机，并且所述接口可以允许所述计算机指示所述操作者的控制或操纵的效果。数据或信息在显示器或图形用户界面上的显示为向操作者提供信息的范例。键盘、鼠标、轨迹球、触摸板、指示杆、绘图板、操纵杆、手柄、网络摄像头、头戴式受话器、变速杆、舵轮、踏板、有线手套、跳舞毯、遥控器和加速度计全都是用户接口部件的范例，通过其实现对来自操作者的信息或数据的接收。
[0014]本文中使用的“硬件接口”涵盖使得计算机系统的处理器能够与外部计算设备和/或装置交互和/或控制它们的接口。硬件接口可以允许处理器将控制信号或指令发送到外部计算设备和/或装置。硬件接口也可以使得处理器能够与外部计算设备和/或装置交换数据。硬件接口的范例包括，但不限于:通用串行总线、IEEE1394端口、并行端口、IEEE1284端口、串行端口、RS-232端口、IEEE-488端口、蓝牙连接、无线局域网连接、TCP/IP连接、以太网连接、控制电压接口、MIDI接口、模拟输入接口和数字输入接口。
[0015]在本文中将磁共振(MR)数据定义为对磁共振成像扫描期间由磁共振装置的天线通过原子自旋发射的射频信号(其也被称作MRI信号、MR信号或NMR信号)记录的测量结果。在本文中将磁共振成像(MRI)图像定义为，是对所述磁共振成像数据内包括的解剖学数据所重建的二维或三维可视化。可以使用计算机来执行该可视化。
[0016]在本发明的一个方面中，提供一种用于磁共振成像系统的磁场探头。所述磁场探头包括具有中空腔体的容器。所述中空腔体包括连接所述中空腔体与所述容器的外表面的导管。所述容器还包括在所述外表面上包围所述导管的金属层。所述容器还包括金属塞。所述金属塞至少部分地填充所述导管。所述金属塞与所述金属层一起形成密封。也就是说，在所述容器中存在有孔洞，所述孔洞提供通向所述中空腔体的入口。包围到所述孔洞的入口的是金属层，其附着或附接到所述容器中包围所述孔洞的表面。然后存在有金属塞，所述金属塞至少部分地填充所述孔洞，并在所述金属层上形成密封。所述磁场探头还包括样品，所述样品包括氟19。所述样品至少部分地填充所述中空腔体。所述磁场探头还包括天线，所述天线毗邻所述容器，用于操作所述流体样品的所述磁自旋或原子自旋并且用于接收来自所述流体样品的磁共振数据。
[0017]该实施例可以因所述金属塞与所述金属层形成良好密封而是有利的。使用氟19样品的典型磁场探头可能有这样的问题，即所述氟19液体或材料非常滑并且难以被包括在容器内。对金属层密封的金属塞的使用可以提供将所述氟19密封在所述磁场探头内的手段，使得所述磁场探头的使用寿命可以更久。
[0018]本文中使用的“金属层”涵盖金属的薄膜或层在非金属表面上的沉积。例如所述金属层可以以任意数目的方式，被沉积在包围导管的表面上。用于溅射金属以形成金属层的等离子体的使用，是这么做的一种方式。另一种方式是使用电子束蒸发或热蒸发，以创建蒸汽金属，其然后凝结以在所述导管周围形成所述金属层。掩模或其他类似的结构可以被用于成形所述金属层，从而不使整个容器都被包覆。
[0019]在一个实施例中，所述流体样品为液体。其例如可以在室温或在可以被用于操作所述磁共振成像系统的典型温度为液体。
[0020]在另一实施例中，所述金属层为铬作为粘附层的开始，接着是镍，并且接着是金。所述金可以被用于所述金属塞与所述金之间的金键合过程。在另一实施例中，所述金属层可以为铝。该金属可以被用于粘附到所述容器的所述表面，并且可以被用于金键合并且也是磁共振成像兼容性的。
[0021]在另一实施例中，所述金属层包括钛的层。
[0022]在另一实施例中，所述金属层由在不同时间沉积的不同金属的堆叠形成。例如钛、铬、镍和金可以被用于不同堆叠。在一些实施例中，在将所述金属塞密封到所述金属层之前，在退火炉中对所述金属层进行退火。
[0023]在另一实施例中，所述容器由介电材料制成。
[0024]在另一实施例中，所述容器为刚性容器。该实施例可以是有益的，因为其提供具有已知形状和大小的中空腔体。这可以被用于评价由所述天线探测的磁共振信号的强度。
[0025]在另一实施例中，所述容器为气密结构。气密结构的使用可以是有益的，因为其可以防止所述流体样品的泄漏。本文中使用的气密涵盖对氟19样品不渗透的密封。
[0026]在另一实施例中，所述中空腔体含有处于样品中的气泡，用于缓解所述流体样品的膨胀和收缩。该实施例可以是有益的，因为如果存在大的温度改变，则所述流体样品可能膨胀或收缩。如果所述流体样品膨胀太多，则可能存在压力将爆开所述金属塞的可能性。
[0027]在另一实施例中，所述中空腔体的部分被涂层包覆，用于维持所述气泡的优选气泡位置。例如，所述涂层可以被沉积在所述中空腔体中期望所述气泡位于其中的部分中。在一些实施例中，该涂层可以为亲水涂层。尽管所述样品不必须为水基的，但所述涂层可以改变表面张力，使得所述气泡优选在所述涂层所在的位置中。
[0028]在另一实施例中，所述涂层为以下中的任意一种:特氟龙、AF-1600和聚对二甲苯。该实施例可以是有益的，因为如果所述气泡位于优选位置，则来自所述样品的所述磁共振信号将更加可预测。例如，如果所述气泡相对于所述天线改变位置，则其可能影响所述信号的水平。同样，如果所述磁探头经历通过所述样品的磁场梯度，则所述样品的不同区域可能对所述磁共振信号贡献不同的频率分量。使所述气泡在优选气泡位置可以使来自所述磁场探头的结构更加地可预测和可靠。
[0029]在另一实施例中，所述容器至少部分地由石英制成。
[0030]在另一实施例中，所述容器至少部分地由氧化铝制成。
[0031]在另一实施例中，所述容器包括波纹管，所述波纹管至少部分地在所述中空腔体内，用于缓解所述流体样品的热膨胀和收缩。该实施例可以是有益的，因为所述波纹管具有与所述中空腔体内的气泡相同的功能。所述波纹管可以能够膨胀和收缩，并且以此方式可以帮助防止所述金属塞因过高的压力而爆开。
[0032]在另一实施例中，所述波纹管可以在所述中空腔体内。在该实施例中，波纹管可以完全在所述中空腔体内。
[0033]在其他实施例中，所述波纹管可以形成所述中空腔体的壁的部分。例如，所述中空腔体的所述壁或内壁的部分可以为柔性或伸缩式材料。在又另一个实施例中，所述中空腔体可以由介电部分形成，并且容器的另一部分可以由所述波纹管形成。
[0034]在另一实施例中，所述容器中至少形成所述中空腔体的部分包括至少一个柔性元件，用于缓解所述流体样品的膨胀和收缩。该实施例可以是有利的，因为所述柔性元件可以提供一些压力释放，以防止所述压力爆开所述金属塞与所述金属层形成的所述密封。
[0035]在另一实施例中，所述容器被所述流体样品完全填充。也就是说，没有气泡，并且所述柔性元件提供压力释放。
[0036]在另一实施例中，所述容器由壁形成。所述柔性元件为所述容器的壁的部分。
[0037]在另一实施例中，所述容器由壁形成。所述柔性元件由所述容器的全部壁形成。
[0038]在另一实施例中，所述柔性元件为波纹管。
[0039]在另一实施例中，所述波纹管由金属制成或包括金属。可以存在金属-玻璃或金属-氧化铝密封，以将所述金属波纹管附接到所述玻璃、氧化铝或石英。
[0040]在另一实施例中，所述容器至少部分地由玻璃、氧化铝或石英制成。
[0041]在另一实施例中，所述原子种类为氢。
[0042]在另一实施例中，所述原子种类为氘。
[0043]在另一实施例中，所述原子种类为氟19。
[0044]在另一实施例中，所述样品包括以下中的任一种:全氟烃；六氟苯；六氟_2，3-双(二氟甲基)_2，3- 丁二醇；六氟异丙醇；2，2, 2- 二氟乙醇；3，3, 3- 二氟-1-丙醇；二氟乙酸；六氟苯；全氟15冠醚(perfluorol5-crown-5);以及它们的组合。
[0045]在另一实施例中，所述样品包括被掺混到所述MR活性物质的至少一种掺杂物。所述掺杂物为二价或三价金属阳离子与分别为二或三当量的电荷中和配体的复合物。所述配体选自由以下组成的组:乙酰丙酮化物、6，6，7，7，8，8，8-七氟-2，2- 二甲基-3，5-辛二酮酸盐、六氟乙酰丙酮化物、醋酸盐、四甲基环戊二烯基丙氧化物，和2，2，6，6-四甲基-5，3，5-庚烷二酸盐。所述金属阳离子选自包括以下的组:Fe、Mn、Cr、Co、N1、Cu*#±金属中的任一种。
[0046]在另一实施例中，所述样品包括全氟频哪醇(perfluoropinacol)。全氟频哪醇的使用可以是有益的，因为其包括高氟19密度。
[0047]在另一实施例中，所述金属塞包括以下中的任一种:金、铟、钼、钮，以及它们的组八口 ο
[0048]在另一实施例中，所述场探头的外径在所有方向均小于1cm。
[0049]在另一实施例中，所述样品在所有方向均不大于1mm。其几何结构应主要为固定的，但在其精确形状上没有强的要求。
[0050]在另一实施例中，所述磁场探头为永久性密封的。优选地，其将然后拥有至少10年的使用寿命。
[0051]在另一实施例中，所述磁场探头应在温度变化(根据标准CE标签要求为_20°C至+80°c )期间保持密封。
[0052]在另一实施例中，所述导电丝或天线(可能为8或更多圈的丝，用于测量所述场)应远离所述样品小于Imm。
[0053]在另一实施例中，所述容器材料应为非导电的。所述容器可以为介电性的。
[0054]在另一实施例中，在所述密封的流体容器中存在有蒸汽和/或气穴。所述蒸汽和/或气穴可以被称作气泡。在15°C至30°C，在操作期间，所述气泡的体积优选地小于总体积的10%。如果所述气泡在所述中空腔体内的位置保持恒定，则这也是优选的。
[0055]在本发明的另一方面中，提供一种磁共振成像系统，所述磁共振成像系统包括用于提供成像区的磁体。所述磁共振成像系统还包括射频收发器。所述磁共振成像系统还包括根据本发明的实施例的磁场探头。所述场探头被连接到所述射频收发器。所述场探头定位于所述成像区内。本文中使用的所述成像区涵盖具有这样的磁场的区域，所述磁场足够强且均匀，足以执行磁共振成像。该实施例可以是有利的，因为根据本发明的生实施例的磁场探头可以比使用氟的常规磁场探头持续更久。这可以使得所述磁共振成像系统能够操作或运行更长时间，而不必须保养所述磁场探头。
[0056]在另一实施例中，所述磁共振成像系统还包括用于控制所述磁共振成像系统的处理器。所述磁共振成像系统还包括用于储存机器可执行指令的存储器。所述指令的运行令所述处理器使用所述磁共振成像系统采集磁共振数据。所述指令的运行还令所述处理器使用所述磁共振数据计算磁场强度。
[0057]在另一实施例中，所述指令的运行还令所述处理器使用所述磁共振成像系统采集来自受试者的图像磁共振数据。所述指令的运行还令所述处理器使用所述磁场强度和所述图像磁共振数据来计算经校正的磁共振数据。所述指令的运行还令所述处理器从经校正的磁共振数据重建图像。
[0058]在前述实施例中，由所述处理器在所述指令的运行时执行的动作也可以被用作方法中的步骤。在前面的实施例中由所述处理器运行的所述机器可执行指令也可以被储存为计算机程序产品。所述计算机程序产品例如可以被储存在非瞬态计算机可读介质上。
[0059]在本发明的另一方面中，提供一种制作磁场探头的方法。所述方法包括提供具有中空腔体的容器的步骤。所述中空腔体包括连接所述中空腔体与所述容器的外表面的导管。所述容器还包括在所述外表面上包围所述导管的金属层。所述方法还包括至少部分地用流体样品填充所述中空腔体的步骤，所述流体样品包括具有原子自旋的原子种类。所述容器包括天线，所述天线毗邻所述容器，用于操纵所述样品的所述核自旋或原子自旋，以及用于接收来自所述流体样品的磁共振数据。在一些实施例中，所述天线已毗邻所述容器的所述中空腔体。在其他实施例中，所述方法还包括提供所述天线以及将所述天线附接到所述容器的步骤。
[0060]所述方法还包括至少部分地用金属塞填充所述导管的步骤。所述金属塞与所述金属层一起形成密封。
[0061]在另一实施例中，使用热超声焊来形成所述金属塞与所述金属层之间的所述密封。从金属导体到半导体上的金属层的键合，已知热超声焊的使用。可以使用这样的机器来执行所述热超声焊，所述机器将所述金属塞压入合适位置并然后在被超声振动的同时施加压力。
[0062]在另一实施例中，所述样品为流体。
[0063]在另一实施例中，通过执行将所述容器置于真空中，来执行所述中空腔体。进一步通过执行将所述导管浸没在所述样品中的步骤，来填充所述中空腔体。所述样品可以为流体，并且可以在包围所述容器和所述样品的空气或大气已被排空之后沸腾。进一步通过将所述真空通气至大气压力，来执行对所述中空腔体的所述填充。在对所述真空进行通气之后，用所述金属塞填充所述导管。由于所述容器已被置于真空中，因而所述中空腔体内的空气或其他气体已被全部排空。将所述导管置于流体样品中并然后将所述真空通气至大气压力，引起所述样品或流体进入所述中空腔体中，填充之。随着所述样品现在至少部分地填充所述中空腔体，所述导管被金属塞填充，因此密封之。
【专利附图】
【附图说明】
[0064]下文将仅以举例的方式，并参考附图，来描述本发明的优选实施例，附图中:
[0065]图1图示了根据本发明的实施例的磁场探头；
[0066]图2图示了可以被用于构建磁场探头的容器的范例；
[0067]图3图示了如何用流体样品填充图1的所述磁场探头；
[0068]图4图示了在所述导管已被密封之后，图1的磁场探头；
[0069]图5-图10图示了具有柔性容器的磁场探头的制作；
[0070]图11示出图10的完成磁场探头，其具有凸出的壁；
[0071]图12示出了图示根据本发明的实施例制作磁场探头的方法的流程图；
[0072]图13示出了图示根据本发明另外的实施例制作磁场探头的方法的流程图；
[0073]图14图示了根据本发明的实施例的容器；
[0074]图15图示了根据本发明另外的实施例的可选的容器；
[0075]图16示出了根据本发明的实施例的容器的可选的实施例；
[0076]图17图示了类似于图16中示出的容器的建立原型；
[0077]图18示出根据本发明的实施例的容器的绘图；
[0078]图19图示了类似于图18中示出的容器的建立范例；
[0079]图20图示了根据本发明的实施例的磁共振成像系统的范例；
[0080]图21示出了图示根据本发明的实施例操作磁共振成像系统的方法的流程图；并且
[0081]图22示出了图示根据本发明另外的实施例操作磁共振成像系统的方法流程图。
[0082]附图标记列表
[0083]100磁场探头
[0084]102 天线
[0085]104 容器
[0086]106 中空腔体
[0087]108金属层
[0088]109外表面
[0089]110 导管
[0090]200 容器
[0091]202 上板
[0092]204 下板
[0093]206 柱体
[0094]208任选的连接器
[0095]300流体样品
[0096]302 气泡
[0097]304 表面
[0098]400 塞
[0099]402 密封
[0100]500 盒
[0101]600 容器
[0102]602中空腔体
[0103]604卷折端
[0104]700 导管
[0105]702外表面
[0106]800金属层
[0107]900流体样品
[0108]1000 塞
[0109]1002 密封
[0110]1100凸出的壁
[0111]1400 容器
[0112]1402 波纹管
[0113]1404用于顶板的地方
[0114]1406 底板
[0115]1408中空腔体
[0116]1500 容器
[0117]1502 第一管
[0118]1504 第二管
[0119]1506 顶板
[0120]1508 底板
[0121]1510中空腔体
[0122]1600 容器
[0123]1602 管
[0124]1604 顶板
[0125]1606 底板
[0126]1608填充的中空腔体
[0127]1610 波纹管
[0128]1800 容器
[0129]1802 连接器
[0130]1804 波纹管
[0131]1806 管
[0132]2000磁共振成像系统
[0133]2004 磁体
[0134]2006磁体的膛
[0135]2008 成像区
[0136]2010磁场梯度线圈
[0137]2012磁场梯度线圈电源
[0138]2014射频线圈
[0139]2016 收发器
[0140]2018 受试者
[0141]2020受试者支撑体
[0142]2022 场探头
[0143]2026计算机系统
[0144]2028 硬件接口
[0145]2030 处理器
[0146]2032 用户接口
[0147]2034 用户接口
[0148]2036计算机存储设备
[0149]2038计算机存储器
[0150]2040磁共振数据
[0151]2042图像磁共振数据
[0152]2044 磁场图
[0153]2045经校正的磁共振数据
[0154]2046图像
[0155]2048脉冲序列
[0156]2050控制模块
[0157]2052磁场计算模块
[0158]2054数据校正模块
[0159]2056图像重建模块
【具体实施方式】
[0160]这些图中类似编号的元件或为等同的元件，或执行相同的功能。前文已讨论过的元件，如果功能等同的话，将不一定在后面的图中进行讨论。
[0161]图1示出了根据本发明的实施例的磁场探头100。在图1中，磁场探头100尚未被填充以所述流体样品。磁场探头100包括被天线102包围的容器104。图1中示出的视图为剖视图或截面图。容器104具有中空腔体106。容器104具有外表面109。存在有将外表面109连接到中空腔体106的导管110。导管110可以被用于以所述流体样品填充所述容器104。在包围导管110的外表面109上存在有金属层108。金属层108随后被用于形成密封，用于闭合导管110。
[0162]图2示出了容器200的范例，其可以被用于构建磁场探头。所述容器由上板202、下板204和主体206形成。上板202和下板204被气密地密封到柱体206的两端上。该图中没有示出天线或线圈。图2中也示出了任选的连接器208，其允许将管连接到容器200。所述导管在下板204上，并且在该图中不可见。
[0163]图3被用于图示如何用流体样品300填充磁场探头100。如该图中所示，所述中空腔体现在被示为正被用排除了气泡302的流体样品300填充。在一些实施例中，在表面304上可以存在有涂层，在所述涂层中气泡302接触容器104。表面304上的材料可以被用于使气泡302进入优选位置或地点。在该范例中，导管110尚未被密封。
[0164]样品300具有一蒸汽压。如果所述中空腔体在冰点以上的温度被填充，则蒸汽气泡302保留在所述容器中。
[0165]继对所述容器的所述填充之后，蒸汽气泡302将因超过重力的(液体/蒸汽/壁之间的)界面力的主导，而保留为被固定到所述容器的所述壁。如果期望的话，可以通过局部地更改所述中空腔体或气密密封结构内侧的表面张力，来强制所述蒸汽气泡被定位于其处的位置。这可以通过涂层(例如特氟龙、AF-1600、聚对二甲苯等)的应用来实现。
[0166]图4图示了在导管110已被密封之后的磁场探头100。导管110已被金属塞400部分填充。金属塞400与金属层108形成密封402。
[0167]图4中图示的最终步骤是在内部体积300与外部体积109之间封闭导管110。这通过如下操作来实现:将可变性材料400 (例如由例如铟或金制成的金属塞)注射到所述通道中，并随后将该材料超声键合到所述金属层/位于所述气密密封结构外侧上的密封衬底108。最终状态将具有如下外观:
[0168]图5-图10图示了具有柔性容器的磁场探头的制作。图5中示出的是矩形结构或盒500。图5-图11中的视图为横截面。在可选的实施例中，结构500为管。
[0169]在该实施例中，所述容器的衬套自身是柔性的。
[0170]使用标准玻璃/烧结技术可以被用于完全密封所述容器。可以以非常好的密封能力，准确地完成诸如从金属卤化物灯制作获悉的那些技术:
[0171]在图6中，盒500具有其端部，所述端部被卷折在一起以形成容器600。容器600现在是密封的并且具有中空腔体602。盒500任一侧上的卷折端604密封容器600。
[0172]图7中示出了所述过程的下一个步骤。在图7中，导管700已穿过容器600。导管700形成在容器600的中空腔体602与外表面702之间的端口。
[0173]图8中示出了所述制作过程的下一个步骤。在图8中，金属层800已被沉积在包围导管700的外表面702上。在图9中，容器600的中空腔体已被流体样品900填充。可以例如使用前述真空技术，用流体样品来填充容器600。
[0174]在图10中，导管700被视为至少部分地被金属塞1000填充。金属塞1000与金属层800形成密封1002。外加线圈或天线，图10中示出的实施例将会是完整的磁场探头。
[0175]图11示出了与图10中所示的相同的实施例，除了在该情况中，相对于容器600夕卜部的压力，流体样品900的压力比图10中示出的更高。不是塞1000爆开，而是存在有膨出的壁1100，其能够提供压力释放。
[0176]图12示出了图示根据本发明的实施例制作磁场探头的方法的流程图。在步骤1200中，提供具有中空腔体和导管的容器，所述导管用于填充所述中空腔体。接下来在步骤1202中，用流体样品填充所述中空腔体，所述流体样品包括具有原子自旋或磁自旋的原子同位素或种类。在步骤1204中，至少部分地用金属塞填充所述导管以密封其。
[0177]图13示出了图示根据本发明另外的实施例的方法的流程图。在步骤1300中，提供具有中空腔体和导管的容器，所述导管用于填充所述中空腔体。接下来在步骤1302中，将所述容器置于真空中。这可以例如将所述容器放在真空腔内，并使所述真空腔排气。接下来在步骤1304中，将所述导管浸没到流体样品中，所述流体样品包括具有原子自旋或磁自旋的原子同位素或种类。术语原子自旋和核自旋在本文中被互换地使用。所述流体样品也在所述真空内。应注意，所述流体样品可以因所述真空而是沸腾的。接下来在步骤1306中，对所述真空通气。当所述中空腔体被置于真空中时，其中的全部空气和气体被排空。因此，当所述真空被通气时，回到所述真空腔中的压力引起所述流体样品流到所述容器的所述中空腔体中。最终在步骤1308中，所述导管至少部分地被金属塞填充。这使所述导管密封，防止所述流体样品离开或逃逸。
[0178]图14图示了根据本发明的实施例的容器1400。容器1400由波纹管402构建。在顶端上存在有用于未被示出的顶板的地方1404。波纹管402的底部分被底板1406密封。所述底板可以包括所述导管和金属层，用于填充。这在该图中未被示出。波纹管1402是柔性的，以对付所述流体的膨胀(其为温度的函数)。所述波纹管连接到顶板和底板1406，以形成气密密封。存在有中空腔体1410。在该实施例中，表面线圈例如可以被置于所述顶板或底板1406上。
[0179]图15示出了根据本发明的实施例的容器1500的可选实施例。存在有第一管1502和第二管1504。第二管1504能够在第一管1502内滑动。第一管1502具有用顶板1506密封的一端。第一管1502和顶板1506形成气密密封。以气密密封将第二管1504与底板1508密封。第一管1502与第二管1504的组合形成具有可变容积的中空腔体1510。所述管可以抵压，使得第一管1502与第二管1504形成密封，以将所述流体样品保持在所述容器内。
[0180]图16示出了可以被用于构建磁场探头的容器1600。容器1600包括管1602，其被顶板1604和底板1606气密密封。存在有中空腔体1608，其被氟19流体1608填充。在中空腔体1608内的是两个波纹管1610，它们在那里膨胀和收缩，以补偿样品1608的压力改变。线圈或天线可以被附接到管1602，以使磁场探头完整。
[0181]底板1606可以包括所述导管和金属层，用于填充。这在该图中未被示出。波纹管1610可以能够应对所述流体的膨胀(其为温度的函数)。所述波纹管可以被连接到顶板和/或底板，以形成气密密封。所述波纹管也可以被定位为单个波纹管在所述中空腔体的单个角落或边缘。
[0182]图17图示类似于图16中示出的容器的建立原型。在该范例中，存在有容器1700。所述容器内包括波纹管1702。所述流体容器具有9mm的建立高度和5mm直径。波纹管1702在所述中空腔体内，并且具有为2mm的直径。在该图中也示出了任选的连接器208。
[0183]图18示出了根据本发明的实施例的容器1800的绘图。存在有连接器，其将容器1800连接到波纹管1804。波纹管1804的膨胀和收缩允许容器1800内的流体维持恒定压力。波纹管1804被连接到任选的管1806。
[0184]图19图示了类似于图18中所示的实施例的构建范例。
[0185]图20图示了根据本发明的实施例的磁共振成像系统2000的范例。磁共振成像系统1000包括磁体2004。磁体2004为超导圆柱型磁体2004，具有通过其的芯2006。磁体2004具有液氦冷却的低温恒温器，所述低温恒温器具有超导线圈。也有可能使用永磁体或常导磁体。不同类型的磁体的使用也是可能的，例如也有可能使用分裂式圆柱形磁体和所谓的开放式磁体两者。分裂式圆柱形磁体类似于标准的圆柱形磁体，除了所述低温恒温器被分裂成两段，以允许进入所述磁体的等平面，这样的磁体例如可以与荷电粒子束治疗联合使用。开放式磁体具有两个磁体段，所述两个磁体段上下间隔布置，它们之间的空间足够大以容纳受试者:所述两个段区的所述布置类似于亥姆霍兹线圈的布置。开放式磁体较为流行，因为所述受试者较少受约束。在所述圆柱形磁体的所述低温恒温器内侧，存在有超导线圈的集合。在圆柱形磁体2004的膛2006内，存在成像区2008，成像区2008中的磁场足够强和均匀以执行磁共振成像。
[0186]在所述磁体的膛2006内，还存在有一组磁场梯度线圈2010，其被用于针对磁共振数据的采集而空间编码磁体2004的成像区2008内的磁自旋或原子自旋。磁场梯度线圈2010被连接到磁场梯度线圈电源2012。磁场梯度线圈2010旨在为代表性的。典型地，磁场梯度线圈2010包括三组独立的线圈，用于在三个正交的空间方向进行空间编码。磁场梯度电源将电流供应到所述磁场梯度线圈。被供应到磁场梯度线圈2010的所述电流被控制为时间的函数，并且可以斜坡或脉冲的。
[0187]毗邻成像区2008的是射频线圈2014，其用于操作成像区2008内的磁自旋、原子自旋的取向，以及用于接收来自也在成像区2008内的自旋的射频传输。所述射频天线可以包括多个线圈元件。所述射频天线也可以被称作信道或天线。射频线圈2014被连接到射频收发器2016。射频线圈2014和射频收发器2016可以被分开的发射与接收线圈以及分开的发射器与接收器代替。要理解，射频线圈2014和射频收发器2016为代表性的。射频线圈2014旨在也表示专用发射天线和专用接收天线。类似地，收发器2016也可以表示分开的发射器和接收器。
[0188]使受试者2018躺在磁体2004的膛2006中的受试者支撑体2020上。受试者2018部分地在成像区2008内。在成像区2008内，磁场探头2022是可见的。磁场探头2022也可以表示多个场探头。例如，多个场探头2022可以被置于磁体2004的膛2006内的各个位置。这可以实现对所述磁场中的改变的时空测量。一个或多个场探头2022可以被安装在射频线圈2014中，它们可以自由地放在受试者2018上，或者它们可以被安装在所述磁体的膛2006内。
[0189]磁场梯度线圈电源2012和收发器2016被连接到计算机系统2026的硬件接口2028。计算机系统2026还包括处理器2030。处理器2030被连接到硬件接口 2028、用户接口 2034、计算机存储设备2036和计算机存储器2038。
[0190]所述计算机存储设备被示为包括磁共振数据2040和图像磁共振数据2042。磁共振数据2040、2042已被磁共振成像系统2000采集到。计算机存储设备2036还被示为包括磁场图2044，其是从磁共振数据2040被重建的。计算机存储设备2036还被示为包括经校正的磁共振数据2045，其已使用磁场图2044和图像磁共振数据2042被计算出。计算机存储设备2036还被示为包括图像2046，其已从经校正的磁共振数据2045被重建。计算机存储设备2036还被示为包括脉冲序列2048。本文中使用的脉冲序列为一组指令，其使得磁共振成像系统2000能够采集磁共振数据2040、2042。
[0191]计算机存储器2038被示为包括控制模块2050。控制模块2050包括机器可执行指令，所述机器可执行指令使得所述处理器能够控制磁共振成像系统2000的操作和功能。例如，控制模块2050可以使用脉冲序列2048以生成命令，所述命令使得处理器330能够采集磁共振数据2040、2042。计算机存储器2038还被示为包括磁场计算模块2052。磁场计算模块2052包括机器可执行指令，所述机器可执行指令使得处理器2030能够从磁共振数据2040计算磁场图2044。计算机存储器2038还被示为包括数据校正模块2054。数据校正模块2054包括机器可执行代码，所述机器可执行代码使得处理器2030能够从磁场图2044和图像磁共振数据2042计算经校正的磁共振数据2045。计算机存储器2038还包括图像重建模块2056。图像重建模块2056包括机器可执行代码，所述机器可执行代码使得处理器2030能够从经校正的磁共振数据2045重建图像2046。
[0192]图21示出了图示根据本发明的实施例的方法的流程图。在步骤2100中，采集磁共振数据。接下来在步骤2102中，使用所述磁共振数据计算磁场强度。在一些实施例中，从多个场探头采集氟磁共振数据。在该情况中，可以计算多个空间位置处的所述磁场强度。此外，可以在贯穿图像磁共振数据的所述采集的多个时间周期或连续地采集所述磁共振数据。这样，所述磁场强度可以使空间相关的和/或时间相关的。也就是说，也可以使用图21中所示的方法，计算作为时间的函数而改变的多维磁场图。
[0193]图22示出了图示根据本发明另外的实施例的方法的流程图。在步骤2200中，采集磁共振数据。在步骤2202中，采集图像磁共振数据。可以以任意顺序执行步骤2200和2202，并且也可以同时执行步骤2200和2202。接下来在步骤2204中，使用所述磁共振数据计算磁场强度。在一些实施例中，可以在采集所述图像磁共振数据之前，计算所述磁场强度。接下来在步骤2206中，使用所述磁场强度和所述图像磁共振数据来计算经校正的磁共振数据。最后在步骤2208中，从所述经校正的磁共振数据重建图像。再一次，可以从，多个场探头，并且也可以在多个时间周期或间隔，采集所述磁共振数据。这样，可以针对所述磁场在时间和位置两者中的改变，校正所述经校正的磁共振数据。
[0194]尽管己在附图和前面的描述中图示并详细描述了本发明，但要将这种图示和描述视为示例性或示范性的而非限制性的；本发明不限于公开的实施例。
[0195]本领域技术人员通过研究附图、公开内容和所附权利要求书，在实践要求保护的本发明时，可以理解并实现对所公开实施例的其他变型。在权利要求书中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且限定词“一”或“一个”不排除复数。单个处理器或其他单元可以完成权利要求书中记载的几个项目的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地组合这些措施。计算机程序可以被储存/发布在合适的介质上，例如与其他硬件一起或作其他硬件的部分提供的光学储存介质或固态介质，但也可以用其他形式发布，例如经由互联网或其他有线或无线电信系统。权利要求书中的任意附图标记都不应被解读为对范围的限制。
【权利要求】
1.一种磁场探头(100、2202)，包括: -具有中空腔体(106,602)的容器(104、702、1400、1500、1600、1700、1800)，其中，所述中空腔体包括连接所述中空腔体与所述容器的外表面(109、702)的导管(110、700);其中，所述容器还包括在所述外表面上包围所述导管的金属层(108、800)，其中，所述容器还包括金属塞(400、1000)，其中，所述金属塞至少部分地填充所述导管，其中，所述金属塞与所述金属层一起形成密封(402、1002)； -流体样品(300、900、1608)，其包括具有核自旋的原子种类，其中，所述样品至少部分地填充所述中空腔体； -天线(102)，其毗邻所述容器，用于操纵所述流体样品的所述核自旋并且用于接收来自所述流体样品的磁共振信号。
2.如权利要求1所述的磁场探头，其中，所述容器为刚性容器(104)。
3.如权利要求2所述的磁场探头，其中，所述中空腔体含有处于所述样品中的气泡(302)，用于缓解所述流体样品的膨胀和收缩。
4.如权利要求3所述的磁场探头，其中，所述中空腔体的部分(304)被包覆有涂层以维持所述气泡的优选气泡位置。
5.如权利要求2所述的磁场探头，其中，所述容器包括波纹管(1610、1702)，所述波纹管至少部分地处于所述中空腔体内，用于缓解所述流体样品的热膨胀和收缩。
6.如权利要求1所述的磁场探头，其中，形成所述中空腔体的所述容器的至少一部分包括至少一个柔性元件(1100、1402、1804)，用于缓解所述流体样品的膨胀和收缩。
7.如权利要求6所述的磁场探头，其中，所述柔性元件为波纹管(1402、1804)。
8.如前述权利要求中的任一项所述的磁场探头，其中，所述原子种类为以下中的任一种:氢、氘和氟19。
9.如权利要求1至7中任一项所述的磁场探头，其中，所述原子种类为氟19，其中，所述样品包括以下中的任一种:全氟烃；全氟频哪醇；三氟甲磺酸盐；六氟苯；六氟_2，3-双(二氟甲基)_2，3- 丁二醇；六氟异丙醇；2，2, 2- 二氟乙醇；3，3, 3- 二氟-1-丙醇；二氟乙酸；六氟苯；全氟15-冠醚-5 ;被掺合到所述MR活性物质的至少一种掺杂物，所述掺杂物为二价或三价金属阳离子与分别为二等价或三等价的电荷中和配体的络合物，其中，所述配体选自包括以下项的组:乙酰丙酮化物、6，6，7，7，8，8，8-七氟-2，2- 二甲基-3，5-辛二酮酸盐、六氟乙酰丙酮化物、醋酸盐、四甲基环戊二烯基丙氧化物以及2，2，6，6-四甲基-5，3，5-庚烷二酸盐，其中，所述金属阳离子选自自包括以下项的组:Fe、Mn、Cr、Co、N1、Cu或稀土金属中的任一种；含氟室温离子液体；含氟离子液体，在所述含氟离子液体中，阴离子为四氟硼酸盐、六氟磷酸盐、四氟铝酸盐、六氟碲酸盐、六氟砷酸盐、双(三氟甲基)磺酰亚胺、三(三氟甲基磺酰)甲基化物，或三氟甲磺酸盐；以及它们的组合。
10.如前述权利要求中的任一项所述的磁场探头，其中，所述金属塞包括以下中的任一种:金、铟、钼、钯以及它们的组合。
11.一种磁共振成像系统(2000)，包括用于提供成像区(2008)的磁体，其中，所述磁共振成像系统还包括射频收发器(2016)，其中，所述磁共振成像系统还包括根据前述权利要求中的任一项所述的磁场探头(100、2202)，其中，所述场探头被连接到所述射频收发器，并且其中，所述场探头定位于所述成像区内。
12.如权利要求10所述的磁共振成像系统，其中，所述磁共振成像系统还包括用于控制所述磁共振成像系统的处理器，其中，所述磁共振成像系统还包括用于储存机器可执行指令(2050、2052、2054、2056)的存储器(2308)，其中，所述指令的运行令所述处理器: -使用所述磁共振成像系统采集(2100、2200)磁共振数据(2040);并且 -使用所述磁共振数据计算(2102、2104)磁场强度(2044)。
13.一种制作磁场探头(100、2022)的方法，其中，所述方法包括以下步骤: -提供(1200、1300)具有中空腔体(106,602)的容器(104、702、1400、1500、1600、1700、1800)，其中，所述中空腔体包括连接所述中空腔体与所述容器的外表面(109、702)的导管(110、700);其中，所述容器还包括在所述外表面包围所述导管的金属层(108、800)； -至少部分地以流体样品(300,900,1608)填充(1202、1302、1304、1306)所述中空腔体，所述流体样品(300、900、1608)包括具有核自旋的原子种类，其中，所述容器包括天线(102)，所述天线(102)毗邻所述容器，用于操作所述样品的所述核自旋并且用于接收来自所述流体样品的磁共振信号；并且 -至少部分地以金属塞填充(1308)所述导管，其中，所述金属塞与所述金属层一起形成密封(402、1002)。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述金属塞与所述金属层之间的所述密封是使用热超声焊形成的。
15.如权利要求13或14所述的方法，其中，所述中空腔体是通过执行以下步骤而被填充的: -将所述容器置于(1302)真空中； -将所述导管浸没(1304)在所述流体样品中；并且 -将所述真空通气(1306)至大气压力，其中，在对所述真空进行通气之后，所述导管被填充以所述金属塞。
【文档编号】G01R33/24GK104136933SQ201380010971
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年2月22日 优先权日:2012年2月27日
【发明者】J·F·苏伊吉维尔, J·W·威克普 申请人:皇家飞利浦有限公司