BRPI0809689B1

BRPI0809689B1 - Bobina de gradiente de campo magnético, escâner por ressonância magnética, e, escâner híbrido

Info

Publication number: BRPI0809689B1
Application number: BRPI0809689-9A
Authority: BR
Inventors: Johan A. Overweg; Volkna Schulz; Torsten J. Solf; Gordon D. DeMeester; Michael A. Morich
Original assignee: Koninklijke Philips N.V.
Priority date: 2007-04-04
Filing date: 2008-01-16
Publication date: 2019-03-19
Also published as: US9423479B2; CN101688908A; RU2009140768A; US20100033186A1; EP2135107B1; EP2135107A1; JP5260629B2; CN101688908B; JP2010523191A; RU2459215C2; US20120241631A1; US20140062486A1; US8604795B2; WO2008122899A1; US8334697B2; BRPI0809689A2

Abstract

bobina de gradiente de campo magnético, escâner por ressonância màgnética, e, escâner híbrido um conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina (10, 30, 80) inclui enrolamentos de bobina primário (12, 32, 82) e enrolamentos de bobina de blindagem (14, 34, 84) em uma posição radial maior do que a dos enrolamentos de bobina primários, e um intervalo central arqueado ou anular (16, 36, 86) que é livre de enrolamentos de bobina, tem uma extensão axial (w) de pelo menos dez centímetros e cobre pelo menos um intervalo angular de 180°. condutores de conexão (14, 44, 94) dispostos em cada borda do intervalo central eletricamente conectam os enrolamentos de bobina primário e secundário selecionados. em um ajuste de escâner, um ímã principal ( 62,64) é disposto fora do conjunto geralmente cilíndrico dos enrolamentos de bobina. em um ajuste de escâner híbrido, um anel anular de detectores de tomografia por emissão de pósitron (pet) ( 66) é disposto no intervalo central do conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina.

Description

“BOBINA DE GRADIENTE DE CAMPO MAGNÉTICO, ESCÂNER POR

RESSONÂNCIA MAGNÉTICA, E, ESCÂNER HÍBRIDO”

O seguinte refere-se às técnicas de formação de imagem. O seguinte encontra aplicação ilustrativa em sistemas de varredura por ressonância magnética e de tomografia por emissão de pósitron e é descrito com particular referência. O a seguir encontra aplicação mais geral a sistemas de varredura por ressonância magnética, com ou sem detectores de radiação integrados para formação de imagem PET.

Alguns escâneres por ressonância magnética existentes incluem um conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de campo magnético principal, gerando um campo magnético principal (B_o) em pelo menos uma região de exame disposta dentro do cilindro definido pelos enrolamentos de ímã principal. Uma unidade de bobina de gradiente geralmente cilíndrica é disposta coaxialmente dentro dos enrolamentos de campo magnético principal, para seletivamente superpor gradientes de campo magnético em um campo magnético principal. Uma ou mais bobinas de radiofrequência são dispostas dentro da unidade de bobina de gradiente. Estas bobinas de radiofrequência podem tomar várias formas, variando em complexidade de bobinas de superfície de laço-único a bobinas gaiola de passarinho complexas. Em algumas formas de realização, uma bobina gaiola de passarinho de corpo inteiro é provida, que é uma bobina cilíndrica disposta axialmente dentro da unidade de bobina de gradiente. A unidade de bobina de gradiente e a unidade de bobina de radiofrequência são ambas estruturas cilíndricas de corpo inteiro, que são dispostas em diferentes posições radiais e como tal ocupam uma quantidade substancial do espaço do furo cilíndrico.

Heid et al., Patente U.S. No. 6.930.482, descreve uma bobina de gradiente tendo duas metades separadas, que são separadas por um vão central sobre o qual não passa nenhum enrolamento. Uma bobina de radiofrequência co-radial curta é colocada no vão central, de modo que a bobina de gradiente e a bobina de radiofrequência ficam aproximadamente no mesmo raio, assim tomando mais eficiente o uso do valioso espaço do furo. Entretanto, a eficiência da unidade de bobina de gradiente diminui quando a largura do vão central aumenta. Para um vão central de mais do que cerca de 10 centímetros, há uma substancial degradação de eficiência. O pequeno vão obtenível provê hastes ou travessas de bobina de radiofrequência correspondentemente curtas, que reduzem o campo de visão da bobina de radiofrequência.

Há também interesse em escâneres de multimodalidades ou híbridos, incluindo capacidade tanto de ressonância magnética como de tomografia por emissão de pósitron (PET). Por exemplo, Fiedler et al., WO 2006/111869 descreve vários sistemas de formação de imagem híbridos. Em algumas formas de realização de sistemas híbridos descritas naquela referência, elementos detectores PET de estado sólido são dispostos entre travessas de bobina gaiola de pássaro de corpo inteiro, a fim de eficientemente utilizar o espaço de furo cilíndrico disponível. A unidade de bobina de gradiente de Heid et al., com seu vão central, poderia também ser considerada como uma candidata promissora para uso em um sistema de formação de imagem híbrido. Entretanto, o pequeno vão central obtenível utilizando-se a unidade de bobina de gradiente de Heid et al. é provável ser demasiado pequeno para receber uma montagem prática de elementos de detector PET. A parte utilizável deste vão já pequeno é ainda reduzida pelos vãos de espaçamento que seriam necessários entre a bobina e os detectores PET, para acomodar movimento mecânico das metades de bobina sob a influência de forças de Lorentz.

O seguinte provê novos e aperfeiçoados aparelhos e métodos que superam os problemas acima referenciados e outros.

De acordo com um aspecto, uma bobina de gradiente de campo magnético é descrita, compreendendo um conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina, definindo uma direção axial e incluindo enrolamentos de bobina primários e enrolamentos de bobina de blindagem em uma maior posição radial do que os enrolamentos de bobina primários, o conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina tendo um vão central arqueado ou anular, que é livre de enrolamentos de bobina, o vão central tendo uma extensão axial de pelo menos dez centímetros e cobrindo pelo menos um intervalo angular de 180°, o conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina incluindo ainda condutores de conexão dispostos em cada borda do vão central, que eletricamente conectam os enrolamentos de bobina primário e secundário, o conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina sendo operáveis para superpor um gradiente de campo magnético transversal em um campo magnético estático axialmente orientado em uma região de interesse que é circundada pelo conjunto geralmente cilíndrico dos enrolamentos de bobina responsivos a energização elétrica dos conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina.

De acordo com outro aspecto, um escâner por ressonância magnética é descrito, compreendendo: um conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina definindo uma direção axial e incluindo enrolamentos de bobina primários e enrolamentos de bobina de blindagem em uma maior posição radial do que os enrolamentos de bobina primários, o conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina tendo um vão central arqueado ou anular, que é livre de enrolamentos de bobina, o vão central tendo uma extensão axial de pelo menos dez centímetros e cobrindo pelo menos um intervalo anular de 180°, o conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina incluindo ainda condutores de conexão dispostos em cada borda do vão central, que eletricamente conectam os enrolamentos de bobina primário e secundário; e um ímã principal disposto fora do conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina e operável para gerar um campo magnético estático axialmente orientado, em uma região de interesse circundada pelo conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina, o conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina sendo operável para superpor um gradiente de campo magnético transversal no campo magnético estático axialmente orientado na região de interesse.

De acordo com outro aspecto, um escâner por ressonância magnética é descrito compreendendo: um anel anular de detectores de tomografia por emissão de pósitron (PET); um conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina incluindo enrolamentos de bobina primários e enrolamentos de bobina de blindagem em um raio maior do que todos enrolamentos de bobina primários, o conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina tendo um vão central anular recebendo o anel anular de detectores PET, o conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina incluindo ainda condutores conectivos, dispostos em cada borda do vão central anular, que eletricamente conectam os enrolamentos de bobina primário e secundário; e um ímã principal disposto fora do conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina e operável para gerar um campo magnético estático axialmente orientado em uma região de interesse circundada pelo conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina, o conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina sendo operável para sobrepor um gradiente de campo magnético transversal no campo magnético estático axialmente orientado na região de interesse.

De acordo com outro aspecto, uma bobina de gradiente de campo magnético é descrita, compreendendo: um conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina incluindo enrolamentos de bobina primários e enrolamentos de bobina de blindagem em uma maior posição radial do que os enrolamentos de bobina primários; e um conjunto de calços de segunda ordem, compreendendo enrolamentos de calço de segunda ordem, pelo menos uma parte dos quais é disposta em uma posição radial maior do que os enrolamentos de bobina de blindagem.

De acordo com outro aspecto, um escâner híbrido é descrito, compreendendo: um escâner por ressonância magnética; detectores de tomografia por emissão de pósitron (PET) dispostos próximos a um isocentro do escâner por ressonância magnética; e um sistema de calços ativo, incluindo bobinas de calço e um controlador de conjunto de calços configurado para controlar as bobinas de calço para compensar uma inomogeneidade de campo magnético induzida pelos detectores PET. Em algumas formas de realização, o controlador de conjunto de calços é configurado para controlar as bobinas de calço para aplicar uma primeira conexão, quando os detectores PET estão operacionais e para aplicar uma segunda correção diferente da primeira correção, quando os detectores de PET não estão operacionais.

Uma vantagem reside em prover uma bobina de gradiente de campo magnético com um vão arqueado ou anular, tendo uma largura que é maior do que até agora obtenível.

Outra vantagem reside em prover uma bobina de gradiente de campo magnético tendo um vão central de uma largura suficiente para receber uma formação de detectores PET.

Outra vantagem reside em prover uma bobina de gradiente de campo magnético tendo um vão arqueado, harmonizando-se com uma bobina de radiofrequência assimétrica.

Outra vantagem reside em prover um escâner por ressonância magnética/PET híbrido, tendo isolamento vibracional aperfeiçoado para os detectores PET.

Além disso, as vantagens da presente invenção serão apreciadas por aqueles de habilidade comum na técnica quando da leitura e entendimento da seguinte descrição detalhada.

As FIGURAS 1 e 2 mostram diagramaticamente vistas em perspectiva e extremas, respectivamente, de uma primeira bobina de gradiente de campo magnético ilustrativa.

As FIGURAS 3 e 4 mostram diagramaticamente vistas em perspectiva e extremas, respectivamente, de uma segunda bobina de gradiente de campo magnético transversal ilustrativa.

A FIGURA 5 mostra diagramaticamente uma forma dielétrica para a segunda bobina de gradiente de campo magnético transversal ilustrativa, incluindo um braçadeira de reforço.

A FIGURA 6 mostra diagramaticamente um escâner por ressonância magnética incluindo a segunda bobina de gradiente de campo magnético transversal ilustrativa e uma formação anular de detectores de tomografia por emissão de pósitron (PET) disposta em um vão central da segunda bobina de gradiente de campo magnético transversal ilustrativa.

A FIGURA 7 mostra diagramaticamente uma vista em perspectiva de uma terceira bobina de gradiente de campo magnético transversal ilustrativa.

A FIGURA 8 mostra diagramaticamente uma forma dielétrica para a terceira bobina de gradiente de campo magnético transversal ilustrativa junto de condutores anulares de uma bobina de radiofrequência.

A FIGURA 9 mostra diagramaticamente uma vista seccional de uma parte de uma primeira forma de realização da formação anular de detectores PET da FIGURA 6.

A FIGURA 10 mostra diagramaticamente uma vista seccional de uma parte de uma segunda forma de realização da formação anular de detectores PET da FIGURA 6.

As FIGURAS 11 e 12 plotam padrões de bobina de calço tipo bobina Golay selecionados sobre Yi da faixa azimutal, isto é, entre os valores azimutais φ = - 90° e φ - 90°, com a dimensão azimutal desenrolada para prover plotagens 2-D.

A FIGURA 13 plota uma vista de seção lateral da unidade de bobina de gradiente do escâner por ressonância magnética/PET híbrido da

FIGURA 6, mostrando um arranjo adequado de bobinas de calço de segunda ordem em um lado externo da bobina de gradiente dividido e em uma braçadeira mecânica cobrindo as partes de bobina de gradiente.

A FIGURA 14 plota uma vista de seção lateral da unidade de bobina de gradiente de um escâner por ressonância magnética/PET híbrido, mostrando um arranjo adequado de bobinas de calço de segunda ordem em uma forma cilíndrica de blindagem, que também serve como reforço estrutural para as bobinas de calço e gradiente.

Com referência às FIGURAS 1 e 2, uma bobina de gradiente de campo magnético inclui um conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina 10 definindo uma direção axial D_A (indicada por uma seta tracejada na FIGURA a) e incluindo enrolamentos de bobina primários 12 e enrolamentos de bobina de blindagem 14 em uma maior posição radial do que os enrolamentos de bobina primários. O conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina 10 tem um vão central arqueado ou anular 16, que é livre de enrolamentos de bobina. O vão central arqueado ou anular cobre pelo menos um intervalo anular de 180°. Na forma de realização mostrada nas FIGURAS 1 e 2, o vão central 16 é um vão anular que cobre 360° completos, a fim de separar dois subconjuntos 20, 22 do conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina, cada um incluindo enrolamentos de bobina primários e enrolamentos de bobina de blindagem em uma maior posição radial do que os enrolamentos de bobina primários.

O conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina 10 inclui ainda condutores conectantes 24, dispostos em cada borda do vão central 16, que eletricamente conecta enrolamentos de bobina primários e secundários. O conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina 10 é operável para sobrepor um gradiente de campo magnético transversal G_y(indicado diagramaticamente por uma seta na FIGURA 2) em um campo magnético estático axialmente orientado em uma região de interesse R (indicada diagramaticamente por uma linha limite pontilhada na FIGURA 2, e axialmente centrada no vão central 16), que é circundada pelo conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina 10. O gradiente de campo magnético transversal G_y é gerado responsivo à energização elétrica do conjunto geralmente cilíndrico dos enrolamentos de bobina 10. A forma de realização das FIGURAS 1 e 2 inclui ainda condutores conectivos 26, dispostos nas extremidades dos enrolamentos de bobina 10, distais a partir do vão central 16. Os condutores de conexão 26 também conectam eletricamente os enrolamentos de bobina primários e secundários selecionados, os enrolamentos selecionados sendo potencialmente os mesmos que os ou diferentes dos enrolamentos selecionados, conectados próximos ao vão central 16 pelos condutores de conexão 24. Além disso, alguns enrolamentos primários ou enrolamentos secundários podem ser enrolamentos isolados, que não são conectados por qualquer um dos condutores de conexão 24, 26. Os condutores de conexão 26 provêem um campo de visão relativamente maior e mais uniforme, como descrito, por exemplo, em Shvartsman et al., Pedido Publ. U.S. 2006/0033496 Al, que é incorporado aqui por referência em sua totalidade.

Os condutores de conexão 24 possibilitam densidades de corrente não-zero imediatamente adjacentes ao vão central 16, que compensam pela falta de qualquer densidade de corrente magneticamente r operativa no vão central 16. E reconhecido aqui que esta compensação possibilita que o vão central 16 seja feito mais maior do que de outro modo seria possível, enquanto ainda mantendo aceitável eficiência de bobina e qualidade de campo. O vão central 16 tem uma extensão axial W de pelo menos dez centímetros e, mais preferivelmente, pelo menos cerca de quinze centímetros e, em algumas formas de realização, pelo menos cerca de vinte centímetros. Tal vão central grande tem várias aplicações úteis, tais como prover espaço para travessas ou hastes transversais de uma bobina de radiofrequência, recebendo componentes de uma segunda modalidade de formação de imagem, ou assim em diante.

O vão central 16 é livre de enrolamentos de bobina, o que significa que não há condutores magneticamente operativos dispostos no vão central 16. Deve ser entendido que um ou mais condutores de alimentação de corrente (não mostrados) opcionalmente cruzam o vão central 16, por exemplo, para eletricamente conectar os dois subconjuntos de condutores em série. Tais condutores de alimentação de corrente, se incluídos, não são condutores magneticamente operativos pelo fato de que eles não são projetados para contribuir de uma maneira substancial e não contribuem de uma maneira substancial, para o campo magnético gerado pelo conjunto geralmente cilíndrico dos enrolamentos de bobina 10.

O conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina 10 mostrados nas FIGURAS 1 e 2 é configurado com as “impressões digitais” dos enrolamentos de bobina primários e de blindagem 12, 14 alinhadas verticalmente. Isto gera o gradiente de campo magnético transversal G_y ao longo da direção vertical, correspondendo à coordenada “y” convencional de um escâner por ressonância magnética típico. Em um arranjo típico, um conjunto de enrolamentos correspondentes, girados 90° em relação ao conjunto geralmente cilíndrico ilustrado dos enrolamentos de bobina 10, é provido para seletivamente gerar um gradiente de campo magnético ao longo de uma direção “x” transversal à direção “y”. Será observado que o conjunto geralmente cilíndrico dos enrolamentos de bobina 10 é girável, de modo que o gradiente de campo magnético ilustrado pode ser alinhado com a direção “y” como mostrado, ou com a direção “x” acima mencionada, ou com qualquer outra direção transversal à direção axial. O alinhamento ilustrado ao longo da direção “y”, ou alongo da direção “x”, como sugerido aqui, é conveniente pelo fato de que corresponde às coordenadas x-y-z Cartesianas convencionais, às vezes usadas em formação de imagem por ressonância magnética;

entretanto, o conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina 10 pode ter qualquer orientação.

A configuração precisa do conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina 10 é projetado para prover boa uniformidade de gradiente de campo magnético, pelo menos através da região R de interesse. Tal projeto é adequadamente realizado utilizando-se uma abordagem de função de corrente, como descrito, por exemplo, em Peeren, “Stream Function Approach for Determining Optimal Surface Currents”, Joumal of Computational Physics vol. 191, páginas 305-21 (2003) e em “Stream Function Approach for Determining Optimal Surface Currents”, Doctoral Thesis of Gerardus N. Peeren (Eindhoven University of Technology 2003), ambos incorporados aqui por referência em sua totalidade. A abordagem de função de corrente determina uma contínua distribuição de densidade de corrente, representada por uma função de corrente, que provê uma distribuição de campo magnético especificada e então discretiza a função de corrente obtida para obter a distribuição de enrolamentos de bobina.

Com referência às FIGURAS 3 e 4, uma segunda forma de realização de bobina de gradiente de campo magnético é similar à forma de realização de boina das FIGURAS 1 e 2 e inclui um conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina 30 definindo a direção axial D_A e incluindo os enrolamentos de bobina primários 32 e enrolamentos de bobina de blindagem 34 em uma maior posição radial do que os enrolamentos de bobina primários. O conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina tem um vão central arqueado ou anular 36, que é livre de enrolamentos de bobina. O vão central arqueado ou anular cobre pelo menos um intervalo angular de 180°. Na forma de realização mostrada nas FIGURAS 3 e 4, o vão central 36 é um vão anular que cobre totalmente 360°, a fim de separar dois subconjuntos 40, 42 do conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina 30, cada um incluindo enrolamentos de bobina primários e enrolamentos de bobina de blindagem em uma maior posição radial do que os enrolamentos de bobina primários. O conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina 30 inclui condutores de conexão 44, dispostos em cada borda do vão central 36 que eletricamente conecta os enrolamentos de bobina primários e secundários selecionados. A forma de realização das FIGURAS 3 e 4 inclui ainda condutores de conexão 46, dispostos nas extremidades dos enrolamentos de bobina 30, distais do vão central 36. Os condutores de conexão 46 também eletricamente conectam os enrolamentos de bobina primários e secundários selecionados, os enrolamentos selecionados sendo potencialmente os mesmos que os oi diferente dos enrolamentos selecionados, conectados próximos ao vão central 36 pelos condutores de conexão 44. Além disso, alguns enrolamentos primários ou enrolamentos secundários podem ser enrolamentos isolados, que não são conectados por qualquer um dos condutores de conexão 44, 46.

Os enrolamentos de bobina primários 32 do conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina 30 são dispostos em uma menor posição radial não-constante através de um intervalo angular selecionado θτ, para definir uma superfície aproximadamente plana St. Embora a superfície S_T seja aproximadamente plana, ela pode ter algum arqueamento ou curvatura, como mostrado na FIGURA 3. O efeito é que as bobinas primárias do intervalo angular selecionado θ_τ são movidos para cima para ficarem mais próximas do indivíduo. Para formação de imagem da espinha, por exemplo, este posicionamento mais próximo das bobinas primárias no intervalo angular selecionado θτ intensifica o acoplamento de radiofrequência com a espinha, quando o indivíduo jaz em um suporte de indivíduo geralmente plano sobrejazendo as bobinas primárias do intervalo angular selecionado θ_τ.

O conjunto geralmente cilíndrico dos enrolamentos de bobina 30 das FIGURAS 3 e 4 é configurado com as “impressões digitais” dos enrolamentos de bobina primários e de blindagem 32, 34 girados em cerca de 45° afastados da vertical. Isto gera um gradiente de campo magnético transversal G_y’ orientado um ângulo de cerca de 45° em relação à vertical. Os enrolamentos são projetados utilizando-se a abordagem de função de corrente, de modo que o gradiente de campo magnético transversal G_y’ seja substancialmente uniforme pelo menos dentro de uma região R’ de interesse. Utilizando-se esta abordagem com a rotação de 45° ilustrada do campo de gradiente, uma bobina de gradiente transversal foi projetada para ter o vão central anular 36 com a largura W de vinte centímetros.

Com referência à FIGURA 5, os dois subconjuntos 40, 42 do conjunto geralmente cilíndrico dos enrolamentos de bobina 30 são adequadamente suportados por ou em duas respectivas matrizes dielétricas 50, 52, que são afastadas aproximadamente pela largura de vão W. Os dois subconjuntos 40, 42 da unidade de bobina de gradiente 30 e seus respectivos portadores 50, 52 são tendentes a inclinação mecânica causada por forças de Lorentz substanciais, geradas durante operação do conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina 30. Para combater isto, uma braçadeira de reforço 54 opcionalmente cobre o vão central anular 36 para substancialmente conectar rigidamente as duas formas dielétricos geralmente cilíndricos afastados entre si 50, 52. Na forma de realização da FIGURA 5, a braçadeira 54 é arqueada e cobre cerca de 180°. Em outras formas de realização, uma braçadeira anular completa é contemplada. Em algumas formas de realização a serem descritas, componentes tais como uma bobina de radiofrequência, uma formação de detectores de tomografia por emissão de pósitron (PET) ou assim em diante são contemplados para serem dispostos no vão central 36. Em algumas de tais formas de realização, a braçadeira opcional 54 pode incluir aberturas 56 provendo passagens atravessantes para montar membros que fornecem suporte independente para tais componentes.

Com referência à FIGURA 6, por exemplo, as matrizes dielétricas 50, 52 são dispostas em um escâner por ressonância magnética 60, que inclui enrolamentos de ímã principal 62, dispostos em um alojamento criogênico 64, definindo um ímã principal produzindo o campo magnético B_oaxialmente orientado estático na região R’ de interesse. Um anel anular de detectores de tomografia por emissão de pósitron (PET) 66 é disposto no vão central anular 36 do conjunto geralmente cilíndrico dos enrolamentos de bobina 30, isto é, no vão entre as matrizes dielétricas 50, 52, que suportam os enrolamentos de bobina 30. Uma braçadeira 54’, que nesta forma de realização é uma braçadeira anular, situa-se fora das matrizes dielétricas 50, 52 e fora do anel anular dos detectores PET 66. Membros de montagem independentemente suportados 68 passam através das aberturas 56 da braçadeira 54’ e aberturas 69 do alojamento de ímã 64, para suportar o anel anular de detectores PET independentemente das matrizes dielétricas 50, 52 suportando o conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina 30 (não mostrados na FIGURA 6). Tal suporte independente é vantajoso porque as bobinas gradiente movem-se e aceleram durante a operação devido a forças de Lorentz e tal movimento, se transferido para os detectores PET 66, resultariam em degradação das imagens PET adquiridas usando-se os detectores PET 66. Em algumas formas de realização, as matrizes dielétricas 50, 52 e a braçadeira 54’ definem uma unidade rígida que é vibracionalmente isolada do anel anular de detectores PET 66 e dos membros de montagem 68. Em uma abordagem adequada, a unidade rígida 50, 52, 54’ é montada no alojamento de ímã 64, que, por sua vez, é montado em um piso de um alojamento. Os membros de montagem 68 são independentemente montados no piso, paredes e teto do alojamento. Isto provê o desejado isolamento vibracional porque o piso do alojamento é bastante maciço que absorve vibrações geradas na unidade rígida 50, 52, 54’ pelo conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina 30, de modo que estas vibrações não são transferidas para os membros de montagem 68.

O suporte externo (não mostrado) a que os membros de montagem 68 se conectam pode ser uma sub-armação completamente circundando o escâner por ressonância magnética 60, um conjunto de pontos duros nas paredes do alojamento contendo o escâner 60, ou assim em diante. A fim de possibilitar que os membros de montagem 68 passem através do alojamento de ímã 64, enquanto possibilitando que o alojamento 64 mantenha a integridade de vácuo e criogênica do reservatório, os membros de montagem 68 adequadamente passam através das aberturas 69 formadas como regiões passagens atravessantes tubulares, cujas extremidade são seladas para manter a integridade do recipiente de vácuo e hélio. Opcionalmente, uma blindagem de radiofrequência (não mostrada na FIGURA 6) pode estender-se para dentro das aberturas 69, para prover isolamento de RF. Aberturas de passagem adicionais podem ser providas para conexões elétricas e outras ao anel anular de detectores PET 66. Como as aberturas de passagem são relativamente pequenas, elas podem ser espalhadas entre os enrolamentos de ímã principal 62, de modo que o design magnético do ímã principal é substancialmente inafetado.

Os conjuntos geralmente cilíndricos dos enrolamentos de bobina 10, 30 têm vãos anulares completos 16, 36, que Vantajosamente podem receber um componente anular, tal como a formação anular de detectores PET 66, como mostrado na FIGURA 6. A formação anular completa ilustrada de detectores PET 66 provê melhores resolução de imagem e qualidade de imagem, em comparação com uma formação menos completa de detectores PET, tal como uma formação arqueada que cobre menos do que 360° completos. Entretanto, melhores uniformidade de gradiente magnético e eficiência de bobina podem ser conseguidas tendo-se um vão arqueado que não se estenda por 360° completos.

Com referência à FIGURA 7, uma terceira bobina de gradiente de campo magnético é similar à segunda forma de realização de bobina de gradiente das FIGURAS 3 e 4 e inclui um conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina 80 definindo a direção axial D_A incluindo enrolamentos de bobina primários 82 e enrolamentos de bobina de blindagem 84 em uma maior posição radial do que os enrolamentos de bobina primários. O conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina tem um vão central arqueado ou anular 86, que é livre de enrolamentos de bobina. O vão central arqueado ou anular cobre pelo menos um intervalo angular de 180°. Na forma de realização mostrada na FIGURA 7, o vão central 86 é um vão arqueado de extensão axial W, que cobre um intervalo angular maior do que 180°, porém menos do que 360°, havendo enrolamentos de bobina dispostos sobre o intervalo angular complementar 0_c não coberto pelo vão central 86. O conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina 80 inclui condutores conectivos 94, dispostos em cada borda do vão central 86, que eletricamente conectam enrolamentos de bobina primários e secundários selecionados. A forma de realização da FIGURA 7 inclui ainda condutores conectivos 96 dispostos nas extremidades dos enrolamentos de bobina 80 distais do vão central 86. Os conectores conectivos 96 também eletricamente conectam enrolamentos de bobina primários e secundários selecionados, os enrolamentos selecionados sendo potencialmente os mesmos que os ou diferentes dos enrolamentos selecionados conectados próximos ao vão central 86 pelos conectores conectivos 94. Além disso, alguns enrolamentos primários o enrolamentos secundários podem ser enrolamentos isolados, que não são conectados por quaisquer dos conectores conectivos 94, 96.

Os enrolamentos de bobina primários 82 do conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina 80 são dispostos em uma posição radial menor não constante sobre o intervalo angular complementar

0_c, para definir uma superfície aproximadamente plana S_c. Embora a superfície S_c seja aproximadamente plana, ela tem algum arqueamento ou curvatura, como mostrado na FIGURA 7. O efeito é que as bobinas primárias do intervalo angular selecionado 0_C são movidas para cima para mais próximo do indivíduo. Para formação de imagem de espinha, por exemplo, este posicionamento mais próximo das bobinas primárias no intervalo angular complementar 0_c intensifica o acoplamento de radiofrequência com a espinha, quando o indivíduo jaz em um suporte de indivíduo geralmente plano (não mostrado) sobrejazendo as bobinas primárias no intervalo angular complementar 0_C. O vão arqueado 86 é vantajoso para formação de imagem de espinha porque ele não se estende sob a espinha — mais exatamente, os enrolamentos de bobina de gradiente dos enrolamentos de bobina primário e de blindagem 82, 84 são contínuos sob a espinha para arranjos de formação de imagem espinhal típicos, em que o indivíduo jaz supino durante a formação de imagem espinhal. Na FIGURA 7, uma matriz dielétrica 100 suportando os enrolamentos de bobina 82, 84 é mostrada em uma representação de armação de arame.

Cálculos preliminares para uma bobina configurada de acordo com o design da FIGURA 7 mostraram que, para uma largura de vão de gradiente W de vinte centímetros na região superior e um tamanho de furo de gradiente de setenta e dois centímetros, uma energia armazenada de menos do que 4,4J pode ser esperada a 10 mT/m. Neste design de bobina, o nível zero do gradiente de campo magnético é verticalmente deslocado do eixo geométrico-z mecânico ou isocentro do ímã cilíndrico (B_o) circundando em cerca de 10 - 15 centímetros. Este deslocamento é reconhecido aqui como melhorando a eficiência da bobina de gradiente. Ao contrário, se o nível zero do gradiente de campo magnético coincidir precisamente com o eixo geométrico-z mecânico ou isocentro do ímã cilíndrico (Bo), então relativamente mais enrolamentos são incluídos na parte superior da bobina e menos no intervalo angular complementar 0_C, porém no total mais ampérevoltas são incluídos e a energia armazenadas é mais elevada. Estas considerações também se aplicam ao design do conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina 30 em que o vão central 36 é anular.

O vão arqueado ilustrado 86 tem uma largura constante W (exceto sobre o intervalo angular complementar 0_cs em que o vão está ausente). Entretanto, é contemplado para a largura do vão variar com posição angular para substitutibilidade entre desempenho de gradiente de campo magnético da bobina de gradiente de campo magnético (melhorado por ter um menor vão) e desempenho RF da bobina de radiofrequência (melhorado por ter um cão maior e, concomitantemente, condutores superiores axialmente mais longos).

Com contínua referência à FIGURA 7 e com mais referência à FIGURA 8, uma outra vantagem do vão arqueado 86 é que ele harmoniza-se com uma bobina de radiofrequência 110 que é projetada para formação de imagem da espinha. Na FIGURA 8, a matriz dielétrica 100 é mostrada, juntamente com condutores axialmente orientados da bobina de radiofrequência 110. Para conservar o espaço de furo, condutores axialmente orientados superiores 112 são dispostos no vão central arqueado 86 e são substancialmente coextensivos axialmente com a extensão axial W do vão central arqueado 86. Este arranjo eficientemente utiliza o espaço de furo disponível colocando os enrolamentos de bobina 82, 84 e os condutores superiores axialmente orientados 112 aproximadamente na mesma posição radial. Além disso, os condutores superiores axialmente orientados 112 são localizados relativamente afastados da espinha, isto é, relativamente afastados da região de interesse para a formação de imagem espinhal. Por outro lado, os condutores inferiores axialmente orientados 114 são posicionados na região do intervalo angular complementar 0_C, onde os enrolamentos de bobina primários 82 são elevados para conformarem-se com um suporte de indivíduo geralmente plano (não mostrado). Nesta região, os condutores inferiores axialmente orientados 114 são posicionados acima dos enrolamentos de bobina primários 82 e são substancialmente mais longos do que a extensão axial W do vão central 86. Os condutores inferiores axialmente orientados mais longos 114 Vantajosamente provêem um maior e mais uniforme campo de visão da região espinhal próxima de interesse. Em algumas formas de realização contempladas, os condutores axialmente orientados inferiores 114 da bobina de radiofrequência 110 são configurados como uma formação receptora capaz de SENTIR. Para esta finalidade, os condutores inferiores axialmente orientados 114 podem opcionalmente ser segmentados ao longo da direção axial. Tal configuração é adequadamente operada utilizando-se excitação multipontos, por exemplo, por um divisor de potência ou com múltiplos amplificadores de potência.

Voltando à FIGURA 6 e à FIGURA 9, uma forma de realização adequada do anel anular de detectores PET 66 é ainda descrita. A FIGURA 9 mostra uma vista seccional de uma parte dos detectores PET 66 dispostos no vão central 36 dos conjuntos geralmente cilíndricos dos enrolamentos de bobina 30, entre a superfície interna do alojamento de ímã cilíndrico 64 e uma blindagem de radiofrequência 116 de uma bobina de radiofrequência tipo gaiola de passarinho opcional (uma haste 118 da qual é visível na vista seccional diagramática da FIGURA 9). Pelo menos na área dos detectores PET 66, os componentes da bobina de radiofrequência 118 são feitos de tiras de cobre fina sem capacitares para reduzir os espalhamento das partículas gama. Por exemplo, tiras de cobre de espessura cinco ou seis vezes maior do que a profundidade da RF de superfície (p. ex., cerca de seis micros para ressonância magnética ^JH em um escâner 3-Tesla) são adequadas. A blindagem de radiofrequência 116 é similarmente feita de uma folha ou malha condutiva fina, que é substancialmente transparente às partículas gama.

Os detectores PET 66 incluem uma formação de cintiladores

120, que são vistos por uma formação de fotodetectores 122. Em algumas formas de realização, os fotodetectores 122 são fotomultiplicadores de silício (SiPM’s). Alguns dispositivo SiPM adequados são descritos em Frach et al.,

WO 2006/111883 A2 e em Fiedler et al., WO 2006/111869 A2, ambos sendo incorporados aqui por referência em sua totalidade. Os fotodetectores 122 são eletricamente conectados com eletrônica de conversão de domínio de tempo (TDC)/conversão de análogico-para-digital (ADC) 124, que convertem eventos de detecção de radiação em dados digitais, incluindo informações de intensidade digitalizadas correspondendo à energia de partícula detectada e uma marca de tempo indicando o tempo de detecção. Em algumas formas de realização, os detectores SiPM 122 e eletrônica TDC/ADC 124 são monoliticamente integrados em substratos de silício comuns. Em algumas outras formas de realização, parte ou todo o processamento TDC e/ou ADC é disposto remotamente afastado do escâner. Em ainda outras formas de realização contempladas, o anel anular de detectores PET dispostos no vão 36 inclui somente os cintiladores 120 e fibras ópticas acopladas, que transmitem luz de cintilação distante do escâner, para fotodetectores localizados remotamente e eletrônica TDC/ADC localizada remotamente associada.

O hardware de detecção de radiação 120, 122, 124 é disposto na proteção de luz 130 (indicada por uma linha contínua), para evitar detecção espúria de fótons de luz e, dentro de um recipiente de isolamento galvânico 132 (indicado por uma linha tracejada), tal como uma blindagem de radiofrequência, para suprimir interferência de radiofrequência. O recipiente de isolamento galvânico 132 provê blindagem de RF de banda larga, enquanto que a blindagem de radiofrequência 116 é um filtro de baixa passagem, que provê blindagem de RF na frequência de ressonância magnética e permite que os gradientes de campo magnético pulsados sejam substancialmente inafetados pela blindagem de RF. Cabeamento de força e comunicação 134 é adequadamente passado do lado externo da blindagem de radiofrequeência 116 para manter estes cabos fora do campo de alta RF.

Para suprimir a interação dos detectores PET 66 com os gradientes de campo magnético, a braçadeira rígida 54’, que prende o conjunto geralmente cilíndrico dos enrolamentos de bobina 30, também define uma blindagem de cobre espessa 54’. Esta blindagem 54’ é mecanicamente conectada com o alojamento de ímã 64 e inclui extensões 140 para dentro do vão central 36 do conjunto geralmente cilíndrico dos enrolamentos de bobina 30, para aumentar a blindagem dos detectores PET 66 contra os gradientes de campo magnético gerados. A blindagem de cobre espessa 54’ é deixada aberta em frente dos detectores PET 66, para evitar bloqueio das partículas gama, ou inclui uma parte de frente afinada 142, que é substancialmente transmissiva para partículas gama. Os vários componentes de blindagem podem ser variadamente combinados - por exemplo, é contemplado em algumas formas de realização integrar a parte dianteira afinada 142 da blindagem gradiente com o recipiente de isolamento galvânico 132. Além disso, componentes de blindagem selecionados são opcionalmente omitidos (possivelmente ao custo de mais elevada interação entre a ressonância magnética e os componentes PET). Como citado anteriormente com referência à FIGURA 6, os membros de montagem 68 passam através das aberturas 69 do alojamento de ímã 64 e aberturas 56 do componente de amarração mecânica 54’, para independentemente suportar os detectores PET 66.

Com referência à FIGURA 10, em uma forma de realização alternativa, o isolamento vibracional dos detectores PET 66 é conseguido utilizando-se piezoatuadores compensatórios 150 dispostos entre o anel anular de detectores PET 66 e o suporte (p. ex., as matrizes dielétricas 50, 52 e a braçadeira rígida 54’) do conjunto geralmente cilíndrico dos enrolamentos de bobina 30, para suportar os detectores PET 66, enquanto vibracionalmente isolando os detectores PET 66 do conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina 30. Os piezoatuadores 150 são operativamente acoplados com sensores de aceleração 152, tais como acelerômetros baseados em MEMS, e são configurados em um laço de realimentação para ajustar os piezoatuadores 150, para minimizar a aceleração dos detectores PET 66, como indicado pelos sensores de aceleração 152. Em algumas formas de realização, os piezoatuadores 150 e os sensores de aceleração 152 são monoliticamente integrados como uma única unidade, por exemplo, formada em ou sobre um substrato de silício. Em razão de os níveis de aceleração serem grandes, porém os deslocamentos serem da ordem de alguns milímetros ou menos, tolerâncias tão pequenas quanto de alguns micros entre as bordas do vão central 36 e os detectores PET 66 são contempladas. Em algumas formas de realização, é contemplado incluírem-se aberturas na contenção formada pela braçadeira 54’ e as paredes do vão central 36, para prover comunicação de fluido para evitar compressão de ar durante rápida aceleração. Adicional ou altemativamente, tolerâncias maiores podem ser usadas para prover amortecimento de ar. A formação de piezoatuadores 150 preferivelmente provê supressão de aceleração ao longo de três graus de liberdade de deslocamento (p. ex., ao longo das três coordenadas ortogonais de um sistema Cartesiano) e três graus de liberdade rotacional. Vantajosamente, utilizando-se os piezoatuadores 150 ou isolamento de vibração, é possível eliminar os membros de montagem independentes 68 e aberturas correspondentes 56, 69 na braçadeira rígida 54’ e alojamento de ímã 64.

O escâner da FIGURA 6 é adequadamente operado como um escâner híbrido. Em razão da formação anular de PET, os detectores 66 são dispostos no vão central 36 dos enrolamentos de gradiente de campo magnético geralmente cilíndricos 30, o campo de visão (FOV) para formação de imagem PET é substancialmente centrado na mesma posição que o FOV para formação de imagem por ressonância magnética, embora algum deslocamento FOV PET/MR na direção axial e/ou transversal à direção axial seja contemplado. O FOV para formação de imagem PET pode ser maior, menor ou do mesmo tamanho que o FOV para formação de imagem por ressonância magnética. Em algumas abordagens, a formação de imagem por ressonância magnética e PET são realizadas em sucessão, ou os períodos PET e de ressonância magnética são intercalados no tempo. Em outras formas de realização, é contemplado realizar formação de imagem PET e formação de imagem por ressonância magnética simultaneamente.

Nas formas de realização ilustradas, o anel anular de detectores PET 66 vantajosamente provê uma cobertura total angular de 360° para coleta de dados. Como é sabido na técnica, menos do que cobertura total de 360° tende a resultar em artefatos de imagem resultando de linhas de resposta faltantes, devido ao vão angular de detectores faltando. Entretanto, o uso de um conjunto arqueado de detectores PET é contemplado, que cobre pelo menos um intervalo angular de 180°, porém menor do que 360° totais. Por exemplo, tal conjunto arqueado de detectores PET pode ser inserido dentro do vão arqueado 86 dos conjuntos geralmente cilíndricos de enrolamentos de bobina 80. As linhas de resposta faltantes podem ser compensadas adquirindo-se informações adicionais via localização por tempo-de-voo ao longo das linhas de resposta. Outras configurações de detectores PET são também contempladas, tais como uma pluralidade de vãos de detectores PET que coletivamente provêem pelo menos 180° de cobertura angular.

Nas formas de realização, pode ser desejado incluir bobinas de calço para corrigir os gradientes de campo magnético para efeitos de carga no campo magnético estático (B_o). Embora calços de campo magnético de primeira ordem sejam vantajosos, os conjuntos de calço de segunda ordem provêem mais controle para calçar o campo magnético (B_o). Em formas de realização híbridas, o anel anular de detectores PET 66 tem o potencial de produzir mais inomogeneidade de campo magnético, que pode também ser corrigível utilizando-se conjuntos de calços de bobina de segunda ordem.

Com referência às FIGURAS 11 e 12, algumas bobinas de calço de segunda ordem incluem partes passando através do centro do escâner (isto é, as bobinas de calço atravessam o plano axial indicado z=0 nas figuras 11 e 12), as FIGURAS 11 e 12 plotam padrões de bobina de calço tipo bobina Golay selecionados através de ‘Λ da faixa azimutal, isto é, entre os valores azimutais entre φ = -90° e φ = 90°, com a dimensão azimutal enrolada para prover plotagens 2-D. Por exemplo, a FIGURA 11 plota conjuntos de calço tipo bobina Golay para o conjunto de bobina de calço de segunda ordem zx ZX e para o conjunto de bobina de calço de segunda ordem Z2. O conjunto de bobina de calço de segunda ordem ZY é também indicada em linhas tracejadas e é idêntico ao conjunto de calço de segunda ordem ZX, exceto que é girado 90° na direção azimutal (φ). A FIGURA 12 plota o conjunto de bobina de calço de segunda ordem z² Z2 e também o conjunto de bobina de calço de segunda ordem (X²-Y²) X2-Y2. Será observado que o (X²-Y²) e conjuntos de calço de segunda ordem Z² têm um vão central em Z=0; portanto, estas bobinas de calço poderíam concebivelmente ser montadas nas partes de matriz dielétrica 50, 52 da FIGURA 6, contanto que o vão central seja bastante pequeno. Entretanto, os conjuntos de calço de segunda ordem ZX e ZY não têm vão central e são centrado no e cruzam o plano z=0. Por conseguinte, os conjuntos de calço de segunda ordem ZX e ZY não podem ser montados nas partes de matriz dielétrica 50, 52.

A FIGURA 13 plota uma vista em seção transversal da unidade de bobina de gradiente do escâner por ressonância magnética/PET híbrido da FIGURA 6, mostrando um arranjo adequado das bobinas de calço de segunda ordem. Nesta forma de realização, as segundas bobinas de calço de segunda ordem são divididas em primeiro e segundo grupos 200, 202, que são dispostos sobre ou dentro das duas partes de matriz dielétrica 50, 52, respectivamente, entre os enrolamentos de bobina de gradiente de blindagem 32, 34. Este arranjo é similar àquele das bobinas de calço de segunda ordem dos existentes escâneres por ressonância magnética, em que as bobinas de calço de segunda ordem são dispostas entre os enrolamentos de bobina de gradiente de blindagem. Para cobrir o vão central, um terceiro grupo central 204 dos enrolamentos de bobina de calço de segunda ordem são dispostos na braçadeira mecânica 54’, que provê suporte para as partes de matriz dielétrica 50, 52 e mantém o espaçamento e posicionamento relativo das partes de matriz dielétrica 50, 52, na presença de forças de Lorentz induzidas energizando-se os enrolamentos de gradiente. Os conjuntos de calço 200, 202, 204 podem ser similares ao conjunto de calço tipo bobina de Golay para os gradientes de segunda ordem. Os condutores de bobina de calço do grupo central 204 são adequadamente perturbados localmente ou roteados para evitar as aberturas 56 da braçadeira mecânica 54’, que provêem acesso para os membros de montagem 68 (mostrados na FIGURA 6). Adicional ou altemativamente, as aberturas 56 podem ser localizadas para evitar os condutores de calço do grupo de terceiras bobinas de calço 204. O conjunto de calço da forma de realização ilustrada na FIGURA 13 tem certas bobinas de calço localizadas entre os enrolamentos de bobina de gradiente primários e de blindagem 32, 34; altemativamente, partes dos enrolamentos de calço podem ser dispostas fora dos enrolamentos de bobina de gradiente de blindagem 34.

A braçadeira 54’ sobrepõe-se às partes de matriz dielétrica 50, 52 a fim de prover uma conexão segura da braçadeira 54’ nas partes de matriz 50,52. Em algumas formas de realização, esta sobreposição e a extensão axial W do vão central é de modo que os enrolamentos de calço de segunda ordem ZX e ZY podem ser dispostos inteiramente no grupo central 204 e os enrolamentos de calço de segunda ordem Z e (X -Y ) podem ser dispostos inteiramente nos primeiro e segundo grupos 200, 202. Neste caso, os primeiro e segundo grupos 200, 202 e o terceiro gmpo 204 são vantajosamente separados operacionalmente. Por outro lado, em algumas formas de realização a sobreposição da braçadeira 54’ com as partes de matriz dielétrica 50, 52 podem ser demasiado pequena ou a extensão axial W do vão central pode ser demasiado larga, para possibilitar tal separação conveniente dos conjuntos de bobina de calço. Neste último caso, condutores ponte (não mostrados) conectam eletricamente os enrolamentos dos primeiro e segundo grupos 200, 202 e do terceiro grupo 204, por exemplo, para interconectar partes de uma bobina de calço ZX residindo em parte em cada um dos três grupos de conjunto de calço 200, 202, 204. A diferença das posições radiais dos primeiro e segundo grupos 200, 202, por um lado, e do terceiro grupo central 204 por outro lado é relativamente pequena (p. ex., de ordem igual às espessuras combinadas da camada de enrolamentos de gradiente de blindagem 34 e da espessura da braçadeira 54’) e assim as pontes elétricas podem ser feitas relativamente curtas. O conjunto de calços 200, 202, 204 é um conjunto de calços tridimensional e pode ser projetado utilizando-se abordagens de função de corrente, como descrito nas referências de Peeren já citadas e incorporadas aqui por referência.

Como ainda outra abordagem (não ilustrada aqui), é contemplado projetarem-se as bobinas de conjunto de calços de segunda ordem com o vão central (isto é, sem enrolamentos estendendo-se para dentro da extensão axial W do vão central) e projetarem-se as bobinas para prover os desejados campos de calço magnéticos de segunda ordem utilizando-se a abordagem de função de corrente. Se a extensão axial W do vão central for bastante pequeno, esta espera-se que esta abordagem seja exequível mesmo para bobinas de calço ZX e ZY. Definindo-se a bobina de calço ZX ou XY para incluir enrolamentos em duas superfícies radiais afastadas, conectadas na borda do vão central por conectores similares aos conectores 44 para os enrolamentos de gradiente, a corrente de calço ZX ou ZY na borda do vão central pode ser tomada não-zero, assim provendo flexibilidade na otimização de projeto de linha de corrente, para compensar pelos enrolamentos faltantes do vão central.

A FIGURA 14 plota uma vista em seção lateral da unidade de bobina de gradiente do escâner PET/ressonância magnética híbrido da FIGURA 6, modificado pelo fato de as duas partes de matriz dielétrica 50, 52 serem substituídas por uma única matriz dielétrica cilíndrica 50”, que suporta os enrolamentos de bobina de gradiente primário e de blindagem 32, 34 e tem uma endentação ou fenda anular central, que recebe o anel anular de detectores PET 66. Neste arranjo, a braçadeira 54’ pode ser omitida em sua totalidade. Altemativamente, se a endentação ou fenda anular central recebendo os detectores PET 66 formar a matriz dielétrica 50” demasiado mecanicamente fraco, então uma braçadeira cilíndrica externa de reforço 54” pode ser disposta em tomo da matriz dielétrica 50”. Segundos enrolamentos de conjunto de calços de segunda ordem 210 podem ser dispostos na superfície externa da matriz dielétrica 50” ou da superfície externa da braçadeira cilíndrica externa de reforço opcional 54”. Nesta forma de realização, podem ser usados enrolamentos de calço de segunda ordem Golay padrão, opcionalmente com algum rerroteamento ou distorção dos enrolamentos nas vizinhanças das aberturas 56 recebendo o anel de detectores PET suporte 66.

Com continuada referência às FIGURAS 13 e 14, um controlador de conjunto de calços 220 aplica corrente elétrica aos calços de segunda ordem selecionados do conjunto de calços, para produzir calçamento de segunda ordem desejado. Os conjuntos de calço 200, 204, 210 podem ser configurados e energizados pelo controlador de conjunto de calços 220, para corrigir inomogeneidades de carga do assunto, em um modo estático ou dinamicamente durante sequências de pulso de aquisição de ressonância magnética. Adicionalmente, os conjuntos de calços 200, 202, 204, 210 podem ser configurados e energizados pelo controlador de conjunto de calços 220, para corrigir quanto a inomogeneidades introduzidas pelo anel anular dos detectores PET 66. Estas últimas inomogeneidades podem depender do estado operacional dos detectores PET. Os detectores PET não-operacionais podem ser esperados introduzir algumas inomogeneidades de campo magnético, devido à presença de componentes eletricamente condutivos nos detectores PET, que pode ter um efeito fraco ou residual no campo magnético estático. Durante a aquisição de PET, os detectores PET operacionais são eletricamente propendidos e correntes elétricas fluem nos detectores PET e circuitos relacionados. Estes aspectos operacionais podem introduzir inomogeneidades de campo magnético adicionais. Portanto, em algumas formas de realização, o controlador de conjunto de calços 220 aplica correntes de calço que são calibradas para os estados operacional e não operacional do anel de detector PET 66, respectivamente, e a calibração de correntes de calço apropriadas é usada durante formação de imagem MR/PET simultâneas ou somente MR, respectivamente.

Além disso, o volume de exame de calibração pode ser diferentemente selecionado para os estados operacional e não operacional do anel de detector PET 66, respectivamente. Por exemplo, se o sistema PET tiver um campo de visão menor do que o escãner por ressonância magnética, então a calibração dos calços para a operação simultânea de MR/PET pode calçar o campo magnético para ser uniforme dentro de uma menor região de exame, dimensionada para corresponder à região de exame PET relativamente pequena. Calibrando-se o calçamento para o menor volume de exame PÈT, espera-se ser obtenível uniformidade de campo magnético aperfeiçoada, não obstante somente na região de exame PET. Esta limitação espacial é aceitável para formação de imagem PET/MR simultânea, uma vez que tipicamente somente a região que é convertida em imagem por tanto PET como MR é de interesse neste caso. Por outro lado, durante operação somente de MR, pode ser vantajoso somente para as calibração dos calços somente de MR calçar o inteiro maior volume de exame por ressonância magnética.

Os conjuntos de calços ilustrados 200, 202, 204, 210 são configurados para harmonizarem-se com a bobina de gradiente dividida em que o vão central é um vão anular completamente dividindo os enrolamentos de gradiente em duas seções separadas. Entretanto, os conjuntos de calço 5 ilustrados são prontamente adaptados para uso em conjunto com uma bobina, tal como aquela mostrada na FIGURA 7, em que o vão central é um vão arqueado porém não completamente anular.

A invenção foi descrita com referência às formas de realização preferidas. Modificações e alterações podem ocorrer a outros quando da 10 leitura e entendimento da descrição detalhada precedente. Pretende-se que a invenção seja interpretada como incluindo todas tais modificações e alterações na medida em que se situem dentro do escopo das reivindicações anexas ou seus equivalentes.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Bobina de gradiente de campo magnético, caracterizada pelo fato de compreender:

um conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina

5 (10, 30, 80) definindo uma direção axial (D_A) e incluindo enrolamentos de bobina primários (12, 32, 82) e enrolamentos de bobina de blindagem (14, 34, 84) em uma maior posição radial do que os enrolamentos de bobina primários, o conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina tendo um vão central arqueado ou anular (16, 36, 86) que é livre de enrolamentos de 10 bobina, o vão central tendo uma extensão axial (W) de pelo menos dez centímetros e cobrindo pelo menos um intervalo angular de 180°, o conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina incluindo ainda conectores conectivos (24, 44, 94) dispostos em cada borda do vão central que eletricamente conectam enrolamentos de bobina primário e enrolamentos de 15 bobina de blindagem selecionados;

o conjunto geralmente cilíndrico dos enrolamentos de bobina sendo operáveis para sobrepor um gradiente de campo magnético transversal (G_y, G_y’) em um campo magnético estático axialmente orientado em uma região de interesse (R, R’) que é circundada pelo conjunto geralmente 20 cilíndrico de enrolamentos de bobina responsivos a energização elétrica do conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina.
2. Bobina de gradiente de campo magnético de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o vão central ser um vão anular (16, 36) que separa entre si dois sub-conjuntos (20, 22, 40, 42) do conjunto

25 geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina (10, 30), cada subconjunto incluindo enrolamentos de bobina primários (12, 32), enrolamentos de bobina de blindagem (14, 34) em uma maior posição radial do que os enrolamentos de bobina primários, e conectores conectivos (24, 44) em uma borda adjacente ao vão central anular eletricamente conectando os enrolamentos de

Petição 870180135956, de 28/09/2018, pág. 7/19 bobina primário e enrolamentos de bobina de blindagem do subconjunto.
3. Bobina de gradiente de campo magnético de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de incluir adicionalmente:

matrizes dielétricas geralmente cilíndricas afastadas entre si (50, 52) suportando os dois subconjuntos separados entre si (40, 42) de enrolamentos de bobina geralmente cilíndricos; e uma braçadeira (54, 54’) cobrindo o vão central para substancialmente conectar rigidamente as duas matrizes dielétricas geralmente cilíndricas afastadas entre si.
4. Bobina de gradiente de campo magnético de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de incluir:

um conjunto de calços de segunda ordem incluindo:

primeiro e segundo grupos de bobinas de calço (200, 202) dispostos nos ou dentro das matrizes dielétricas geralmente cilíndricas afastadas entre si (50, 52); e um terceiro grupo de bobinas de calço (204) dispostas na ou dentro da braçadeira (54’).
5. Bobina de gradiente de campo magnético de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de incluir adicionalmente:

um conjunto de calço de segunda ordem (204, 210) disposto em uma maior posição radial do que os enrolamentos de bobina de blindagem (34).
6. Bobina de gradiente de campo magnético de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o vão central (86) cobrir um intervalo angular de pelo menos 180°, porém menor do que 360°, havendo enrolamentos de bobina dispostos sobre o intervalo angular complementar (0_C) não coberto pelo vão central.
7. Bobina de gradiente de campo magnético de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de os enrolamentos de bobina

Petição 870180135956, de 28/09/2018, pág. 8/19 primários (82) do conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina (80) serem dispostos em uma posição radial relativamente menor sobre o intervalo angular complementar (0_c) não coberto pelo vão central (86) e serem dispostos em uma posição radial relativamente maior sobre o intervalo angular coberto pelo vão.
8. Bobina de gradiente de campo magnético de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de os enrolamentos de bobina primários (82) do conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina (80) serem dispostos em uma posição radial menor não-constante sobre o intervalo angular complementar (0_c) não coberto pelo vão central (86) para definir uma superfície aproximadamente plana (S_c).
9. Bobina de gradiente de campo magnético de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de compreender ainda:

uma bobina de radiofrequência incluindo condutores axialmente orientados (114), posicionados na região do intervalo angular complementar (0_C).
10. Bobina de gradiente de campo magnético de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de os enrolamentos de bobina primários (32) do conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina (30) definirem uma superfície aproximadamente plana (St) sobre um intervalo angular de topo de mesa (θτ).
11. Bobina de gradiente de campo magnético de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de o conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina (30) ser operável para sobrepor o gradiente de campo magnético transversal (G_y’) orientado transversal ao campo magnético estático orientado axialmente em um ângulo de cerca de 45° relativo à superfície aproximadamente plana (St) definida sobre o intervalo angular de topo de mesa (θτ) pelos enrolamentos de bobina primários (32).
12. Bobina de gradiente de campo magnético de acordo com a

Petição 870180135956, de 28/09/2018, pág. 9/19 reivindicação 10, caracterizada pelo fato de os enrolamentos de bobina primários (32) do conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina (30) definirem uma superfície aproximadamente plana (St) sobre um intervalo angular de topo de mesa (θτ).

5
13. Bobina de gradiente de campo magnético de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o vão central (16, 36, 86) ter uma extensão axial (W) de cerca de vinte centímetros ou maior.
14. Escâner por ressonância magnética, caracterizado pelo fato de compreender:

10 um conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina (10, 30, 80) definindo uma direção axial (Da) e incluindo enrolamentos de bobina primários (12, 32, 82) e enrolamentos de bobina de blindagem (14, 34, 84) em uma posição radial maior do que os enrolamentos de bobina primários, o conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina tendo 15 um vão central arqueado ou anular (16, 36, 86) que é livre de enrolamentos de bobina, o vão central tendo uma extensão axial (W) de pelo menos dez centímetros e cobrindo pelo menos um intervalo anular de 180°, o conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina incluindo ainda conectores conectivos (24, 44, 94) dispostos em cada borda do vão central que conecta 20 eletricamente os enrolamentos de bobina primários e enrolamentos de bobina de blindagem; e um ímã principal (62, 64) disposto fora do conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina e operável para gerar um campo magnético estático axialmente orientado em uma região de interesse 25 (R, R’) circundada pelo conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina, o conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina sendo operável para sobrepor um gradiente de campo magnético transversal (G_y, G_y’) no campo magnético estático axialmente orientado na região de interesse.

Petição 870180135956, de 28/09/2018, pág. 10/19
15. Escâner por ressonância magnética de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de compreender ainda:

uma bobina de radiofrequência (110) incluindo condutores axialmente orientados (112) dispostos no vão central (86) do conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina (80), os condutores axialmente orientados dispostos no vão central sendo substancialmente axialmente coextensivos com o vão central.
16. Escâner por ressonância magnética de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de o vão central (86) cobrir um intervalo angular de pelo menos 180° e menor do que 360°, havendo enrolamentos de bobina dispostos sobre um intervalo angular complementar (0_C) não coberto pelo vão central, a bobina de radiofrequência (110) ainda incluindo condutores axialmente orientados (114) dispostos no intervalo angular complementar que são axialmente mais longos do que o vão central.
17. Escâner por ressonância magnética de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de os enrolamentos de bobina primários (32, 82) do conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina (30, 80) serem dispostos em uma posição radial não-constante sobre um intervalo angular (0_T, 0_c) não coberto pelo vão central (36, 86), para harmonizar-se com uma superfície de suporte do assunto aproximadamente plana (St, S_c).
18. Escâner por ressonância magnética de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de o conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina (30, 80) ser operável para sobrepor o gradiente de campo magnético transversal (G_y’) orientado transversal ao campo magnético estático axialmente orientado em um ângulo de cerca de 45° em relação à superfície de suporte do assunto aproximadamente plana (St, S_c).
19. Escâner por ressonância magnética de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de o vão central ser um vão anular

Petição 870180135956, de 28/09/2018, pág. 11/19 (16, 36) que separa entre si dois subconjuntos (20, 22, 40, 42) do conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina (10, 30), cada subconjunto incluindo enrolamentos de bobina primários (12, 32), enrolamentos de bobina de blindagem (14, 34) em uma maior posição radial do que os enrolamentos de bobina primários, e conectores conectivos (24, 44) na borda de vão central eletricamente conectando enrolamentos de bobina primários e enrolamentos de bobina de blindagem.
20. Escâner por ressonância magnética de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de compreender ainda:

um anel anular de detectores de tomografia por emissão de pósitron (PET) (66) disposto no vão central anular (16,36) do conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina (10, 30).
21. Escâner por ressonância magnética de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de o vão central anular (16, 36) ter uma extensão axial (W) de pelo menos cerca de quinze centímetros.
22. Escâner por ressonância magnética de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de incluir adicionalmente:

matrizes dielétricas geralmente cilíndricas afastadas entre si (50, 52) suportando os dois subconjuntos afastados entre si (40, 42) de conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina; e uma braçadeira (54, 54’) cobrindo o vão central para substancialmente conectar rigidamente as duas matrizes dielétricas geralmente cilíndricas afastadas entre si;

em que o anel anular de detectores PET (66) é vibracionalmente isolado de uma unidade rígida definida pelas matrizes dielétricas geralmente cilíndricas afastadas entre si e a braçadeira.
23. Escâner por ressonância magnética de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de incluir adicionalmente:

membros de montagem (68) passando através de aberturas ou

Petição 870180135956, de 28/09/2018, pág. 12/19 fendas (56) da braçadeira (54, 54’) para suportar o anel anular de detectores PET (66) independentemente da unidade rígida definida pelas matrizes dielétricas geralmente cilíndricas afastadas entre si (50, 52) e a braçadeira.
24. Escâner por ressonância magnética de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de incluir adicionalmente:

atuadores-piezo (150) dispostos entre o anel anular de detectores PET (66) e a unidade rígida definida pelas matrizes dielétricas geralmente cilíndricas afastadas entre si (50, 52) e a braçadeira (54, 54’), os piezoatuadores suportando o anel anular de detectores PET, enquanto vibracionalmente isolando o anel anular de detectores PET da unidade rígida definida pelas matrizes dielétricas geralmente cilíndricas afastadas entre si e a braçadeira.
25. Escâner por ressonância magnética de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de incluir adicionalmente:

bobinas de calço de segunda ordem (200, 202, 204,210); e um controlador de conjunto de calços (220) configurado para energizar as bobinas de calço de segunda ordem para calçar uma inomogeneidade de campo magnético introduzida pelo anel anular de detectores PET (66).
26. Escâner por ressonância magnética de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de o controlador de conjunto de calços (220) ser configurado para aplicar correntes de calço às bobinas de calço de segunda ordem (200, 202, 204, 210) de acordo com uma calibração de conjunto de calços operacionais, quando o anel anular de detectores PET (66) é operacional, e aplicar correntes de calço às bobinas de calço de segunda ordem, de acordo com uma calibração de conjuntos de calço nãooperacionais, quando o anel de detectores PET não é operacional.
27. Escâner por ressonância magnética de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de a calibração de conjunto de calços

Petição 870180135956, de 28/09/2018, pág. 13/19 operacionais calçar uma região de exame de PET relativamente menor e o conjunto de calços não-operacional calçar uma região de exame por ressonância magnética relativamente maior.
28. Escâner por ressonância magnética de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de as bobinas de calço de segunda ordem (200, 202, 204, 210) incluírem uma bobina de calço tridimensional (200, 202, 204) com enrolamento fazendo em parte sobre cada um de pelo menos dois diferentes segmentos cilíndricos de diferentes raios.
29. Escâner por ressonância magnética, caracterizado pelo fato de compreender:

um anel anular de detectores de tomografia por emissão de pósitron (PET) (66);

um conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina (10, 30) incluindo enrolamentos de bobina primários (12, 32) e enrolamentos de bobina de blindagem (14,34) em um raio maior do que os enrolamentos de bobina primários, o conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina tendo um vão central anular (16, 36) recebendo um anel anular de detectores PET (66), o conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina incluindo ainda conectores conectivos (24, 44) dispostos em cada borda do vão central anular que eletricamente conecta os enrolamentos de bobina primário e enrolamentos de bobina de blindagem; e um ímã principal (62, 64) disposto fora do conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina e operável para gerar um campo magnético estático axialmente orientado em uma região de interesse (R, R’) circundada pelo conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina, o conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina sendo operável para sobrepor um gradiente de campo magnético transversal (G_y, G_y’) no campo magnético estático axialmente orientado da região de interesse.

Petição 870180135956, de 28/09/2018, pág. 14/19
30. Escâner por ressonância magnética de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de incluir adicionalmente:

membros de montagem (68) conectando-se com o anel anular de detectores PET (66) para suportar o anel anular de detectores PET independentemente do conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina (30, 30).
31. Escâner por ressonância magnética de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de incluir adicionalmente:

piezo atuadores (150); e sensores de aceleração (152) cooperando com os piezoatuadores para vibracionalmente isolar o anel anular de detectores PET (66).
32. Escâner por ressonância magnética de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de o vão central anular (16, 36) do conjunto geralmente cilíndrico de enrolamentos de bobina (10, 30) ter uma extensão axial (W) de pelo menos cerca de quinze centímetros.
33. Bobina de gradiente de campo magnético de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por incluir:

um conjunto de calços de segunda ordem, compreendendo enrolamentos de calço de segunda ordem (200, 202, 204, 210), pelo menos uma parte dos quais (204, 210) é disposta em uma posição radial maior do que os enrolamentos de bobina de blindagem.
34. Bobina de gradiente de campo magnético de acordo com a reivindicação 33, caracterizada pelo fato de o inteiro conjunto de calços de segunda ordem (210) ser disposto em uma posição radial maior do que os enrolamentos de bobina de blindagem (34).
35. Bobina de gradiente de campo magnético de acordo com a reivindicação 33, caracterizada pelo fato de o conjunto de calços de segunda ordem (200, 202, 204) ser um conjunto de calços tridimensional, em que pelo

Petição 870180135956, de 28/09/2018, pág. 15/19 menos uma parte (200, 202) é disposta em uma posição radial menor do que outra parte (204).
36. Escâner híbrido, caracterizado pelo fato de compreender: um escâner por ressonância magnética (60);

5 detectores de tomografia por emissão de pósitron (PET) (66) dispostos próximos de um isocentro do escâner por ressonância magnética;

a bobina de gradiente de campo magnético, conforme definida na reivindicação 1; e um sistema de calços ativo, incluindo bobinas (200, 202, 204,

10 210) e um controlador de conjunto de calço (220) configurado para controlar as bobinas de calço para compensar uma inomogeneidade de campo magnético induzida pelos detectores PET.
37. Escâner híbrido de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de o controlador de conjunto de calços (220) ser

15 configurado para controlar as bobinas de calço (200, 202, 204, 210) para aplicar uma primeira correção quando os detectores PET (66) estão operacionais e para aplicar uma segunda diferente correção à primeira correção, quando os detectores PET não estão operacionais.