CN100411585C - 磁共振成像系统的大视野成像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种磁共振成像系统的大视野成像装置，该磁共振成像系统包括机架、安装在该机架上的磁体、位于该磁体中的病床以及安装于该病床上的接收线圈，其中，一移动式床板通过支撑机构安装在该病床上并且在该接收线圈中相对于该病床进给移动。应用本发明磁共振成像系统的大视野成像装置的磁共振系统通过增加设置该移动式床板，可以仅采用单一的接收线圈来实现大视野成像，解决了现有磁共振系统需要根据成像的部位的不同更换不同的接收线圈、更换线圈后需要重新对接收线圈进行配置以及更换线圈后需要对病人重新定位的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁共振成像(Magnetic Resonance lmaging；简称为“MRl”)系统的附加装置，特别是涉及一种磁共振成像系统的大视野(Field of View；简称为“FOV”)成像装置。
背景技术
从20世纪80年代初第一台MRI系统的问世到2002年年底，全世界已有大约22000台MRI系统应用于医学影像诊断、医学基础研究甚至应用于医学治疗(MRI介入治疗)等，每年接受MRI检查的人数已超过6000万，因此，MRI系统的应用相当广泛，发展也相当迅速。
磁共振成像的原理是：人体内部的自旋的未配对质子被放入外磁场时，它们会沿该磁场方向排列；如果对人体发射一个特定频率的射频脉冲则会导致一些自旋质子改变其排列方向；在射频脉冲发射完毕后，质子在回复到原来的排列方向时会产生一个信号，这就是MRI系统要检测的磁共振信号；这些信号被接收线圈接受并经过计算机处理后就可以得到清晰的人体断面图像。
现有的MRI系统通常利用多个不同的线圈(也称为“天线”)来进行射频脉冲的发射与接收；其中，发射线圈用来发射用于磁共振激励的高频脉冲，接收线圈用来接收所感应的磁共振信号。通常，MRI系统都具有包绕病人头部的头线圈，固定安装在设备内、包绕病人身体的整体线圈(以下简称为“体线圈”)，以及一系列小的、直接置于病人不同的待检查部位的肢体线圈。
在应用现有的MRI系统进行大FOV或者全身成像时，在成像过程中需要针对人体的不同部位调整人体的位置以及更换一系列不同种类和型号的接收线圈，因此大大地延长了成像的操作时间。另外，由于受到上述现有MRI系统的单个线圈的FOV大小的限制，很难一次性实现大FOV或者全身成像，而需把在数次成像操作中得到的图像合并为一张完整的图像，因此大大地增加了图像处理的时间与难度。
请参阅图1，以C型开放式永磁MRI系统100为例，该MRI系统100的检查区域在其C型开放式磁体10的左侧、右侧以及前方完全开放以方便成像操作。该MRI系统100包括直接固定在其磁体10中的一体化病床20。该病床20上安装有病床床板22，该病床床板22可以在移动到所需位置后锁定。该MRI系统100采用体线圈来进行胸部以及腹部成像，采用头部线圈来进行头部成像，以及采用一系列肢体线圈来进行肢体成像。在图1中，为清晰和简明起见，仅显示出体线圈30来进行说明。该MRI系统100的体线圈30包括可分离的上盖32以及底座34，以方便病人在该体线圈30内就位接受成像操作。然而，上述以C型开放式永磁MRI系统为例的常见的MRI系统普遍存在着前述的大FOV以及全身成像中的缺点，如对病人不同的部位需要采用专用的接收线圈来进行成像、每次成像均需要进行重新配置线圈以及移动病床或者病床床板以将病人重新定位等操作、无法大FOV或者一次性全身成像，而需要将数张图像合并等。进一步地，不仅上述的C型开放式永磁MRI系统，其他的MRI系统，如封闭式常导型或者超导型MRI系统等大多都存在着上述的缺点和不足。
最近，一种应用于高场系统的全景成像矩阵(Total imaging matrix；简称为“Tim”)的技术被开发出来，其采用一系列不同的接收线圈放置在病人身体的不同部位，同时配合病床的递进移动，使得MRI系统能够不必频繁更换线圈以及重新定位病人从而实现大FOV或者一次性全身成像。上述的采用Tim技术的MRI系统部分地解决了如前所述的常用的MRI系统存在的缺点和不足，但是其仍然需要配合一系列不同的接收线圈来进行成像操作。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种采用单一接受线圈在磁共振成像系统中实现大FOV成像的磁共振成像系统的大视野成像装置。
为实现上述目的，本发明提出一种磁共振成像系统的大视野成像装置，其应用于磁共振成像系统中，该磁共振成像系统包括机架、安装在该机架上的磁体、位于该磁体中的病床以及安装于该病床上的接收线圈，其特征在于：一移动式床板通过支撑机构安装在该病床上并且在该接收线圈中相对于该病床进给移动。
其中，所述的移动式床板的支撑结构可以为滚轮、滑轨或者其他导向机构，其使得该移动式床板可以在该病床上进给移动。
所述的移动式床板可以通过手动方式或者电动方式来实现进给移动。当使用电动方式来实现的时候是通过一个驱动单元来驱动所述的移动式床板，该驱动单元可以为同步带驱动单元、齿轮齿条驱动单元、无磁丝杠机构单元、无磁液压缸单元或者无磁气缸单元。上述的同步带驱动单元包括固定安装在该病床上的同步带轮以及缠绕于该同步带轮上、设置于该移动式床板的底面并且两端固定于该移动式床板两端的同步带。上述的齿轮齿条驱动单元包括固定安装在该病床上的齿轮以及固定安装在该移动式床板的底面并且与该齿轮相啮合的齿条。
本发明采用通过一个驱动源驱动所述的驱动单元，该驱动源为选自于无磁液压马达、气动马达以及磁屏蔽型马达中的任意一种。通过所述的驱动源中的旋转编码器控制可以控制该驱动单元的驱动行程，进而控制该移动式床板的移动距离。
本发明中所述的接收线圈包括底座和上盖，其中该底座固定安装在该病床上，该上盖安装于该底座上并且可与该底座分离。该接收线圈可以是体线圈、肢体线圈或者其他接收线圈。
采用本发明磁共振成像系统的大视野成像装置的MRI系统不需要如现有技术中的MRI系统那样配备不同的接收线圈或者配备特制的接收线圈的组合，而是通过增加设置该移动式床板达到只需要采用单一的接收线圈便可以实现大FOV成像；该MRI系统也不需要根据成像的部位或者采用的接收线圈的不同而重新配置接收线圈，该单一的接收线圈只需要在成像操作开始前进行一次配置便可以在整个大FOV或者全身成像的成像过程中保持其配置不变；病人在该MRI系统的病床上不需要重新就位，因为只采用单一的接收线圈进行成像，并配合该移动式床板的进给移动，该病人只需要在成像操作开始前在该移动式床板上一次就位即可，而在整个大FOV或者全身成像的成像过程中，其姿势和位置不需要再次进行调整；并且由该MRI系统采用的单一接收线圈的高的填充率可以得到高的信噪比，确保得到高质量的成像图像。
附图说明
图1是常见MRI系统的结构示意图；
图2是应用本发明磁共振成像系统的大视野成像装置的MRI系统的结构示意图；
图3是另一个视角的应用本发明磁共振成像系统的大视野成像装置的MRI系统的结构示意图；
图4A至图4C是应用本发明磁共振成像系统的大视野成像装置的MRI系统的成像过程的示意图；
图5是本发明磁共振成像系统的大视野成像装置的驱动单元的一个实施例的结构示意图；
图6是本发明磁共振成像系统的大视野成像装置的驱动单元的另一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
在以下对本发明的技术特征进行描述的具体实施例中，均是以C型开放式永磁MRI系统为例进行说明的，然而，本发明并不只限于应用于所述的C型开放式永磁MRI系统，而是可以广泛应用于各种开放式或者封闭式的永磁、常导以及超导MRI系统中，并且这些系统根据实际情况可以是各种超高场(4.0-7.0T)、高场(1.5-3.0T)、中场(0.5-1.4T)、低场(0.2-0.4T)以及超低场(小于0.2T)系统。
请一同参阅图2和图3，应用本发明磁共振成像系统的大视野成像装置的MRI系统100包括机架、安装在该机架上的磁体10和位于该磁体10中的与该机架一体化的病床20，该病床20上安装有病床床板22。该病床20在适当的位置上安装有一个接收线圈30，该接收线圈30在本实施例中取为体线圈，该接收线圈30包括可分离的上盖32以及底座34，其中，该底座34固定安装或放置在该病床20上，该上盖32安装在该底座34上，当病人进出该接收线圈30的时候可以打开该上盖32以方便病人的就位以及离开。
与现有的MRI系统不同的是，本发明磁共振成像系统的大视野成像装置在该MRI系统100上增加设置一可以沿病人身体躯干方向自由移动的移动式床板40，便可以使得该MRI系统100只需要采用单一的接收线圈30便可以实现大FOV以及全身一次成像。较佳地，该MRI系统100采用的单一的接收线圈30为体线圈。该移动式床板40是安装在该接收线圈30的底座34上方，该移动式床板40的底部安装有如图3所示的滚轮50来实现对该移动式床板40的支撑，从而使该移动式床板40可以在该病床20上沿着病人身体躯干方向通过手动或者电动方式自由地移动。在本发明的另外的实施例中，同样可以通过在该移动式床板40的底部安装滑轨或者其他等效的导向机构来实现对该移动式床板40的支撑，从而使该移动式床板40实现上述的移动。通过上述的滚轮50、滑轨或者其他导向机构的支撑，确保了病人在该移动式床板40上就位后该接收线圈30的底座34不受压力，并且在病人随着移动式床板40移动的过程中，该接收线圈30的位置保持不动。进一步地，该病床床板22和该移动式床板40各自的边缘上分别刻有适当的刻度或者标记，通过上述的的刻度或者标记可以随时方便地读出该移动式床板40的移动距离，从而使得该MRI系统100可以按照成像的需要控制该移动式床板40，即控制病人的移动距离。该移动式床板40配有锁定装置，用来将该移动式床板40移动到所需要的位置后将其锁定。
请参阅图4A至图4B，应用本发明磁共振成像系统的大视野成像装置的MRI系统100的成像过程如下：首先将该移动式床板40移动至最边上的位置，使病人200在该移动式床板40上就位并以适当的方式或者装置将其固定；接着，如图4A所示，沿病人200身体躯干的方向移动该移动式床板40，使该病人200的头部位于该接收线圈30的FOV内，进行第一次成像；接着，继续沿病人200身体躯干的方向移动该移动式床板40，移动的距离为该接收线圈30的FOV在该病人200身体躯干方向上的长度，当然，移动的距离也可以为根据不同的成像操作而指定的适当的距离，然后进行第二次成像；接着，继续移动该移动式床板40以及重复上述的成像操作，如图4B和图4C所示，直至完成该病人200的全身成像或者所需范围的成像。上述的该移动式床板40移动的距离可以通过该病床床板22以及该移动式床板40上的刻度或者标记读出。在上述的成像过程中，是以从头到脚的成像顺序进行说明的，然而可以理解的是，本发明的成像过程同样可以采用从脚到头的成像顺序。
通过上述的应用本发明磁共振成像系统的大视野成像装置的MRI系统100的成像过程可以看出本发明具有以下的优点：该MRI系统100不需要如现有技术中的MRI系统那样配备不同的接收线圈或者配备特制的接收线圈的组合，而是通过增加设置该移动式床板40达到只需要采用单一的接收线圈30便可以实现大FOV成像；该MRI系统100也不需要根据成像的部位或者采用的接收线圈的不同而重新配置接收线圈，该单一的接收线圈30只需要在成像操作开始前进行一次配置便可以在整个大FOV或者全身成像的成像过程中保持其配置不变；该病人200在该MRI系统100的病床20上不需要重新就位，因为只采用单一的接收线圈30进行成像，并配合该移动式床板40的进给移动，该病人只需要在成像操作开始前在该移动式床板40上一次就位即可，而在整个大FOV或者全身成像的成像过程中，其姿势和位置不需要再次进行调整；以及由该MRI系统100采用的单一接收线圈30的高的填充率可以得到高的信噪比(Signal-to-Noise Ratio；简称SNR)，确保得到高质量的成像图像。
在上述的实施例中，应用本发明磁共振成像系统的大视野成像装置的MRI系统100是采用单一的接收线圈30，该接收线圈30较佳为体线圈，来进行上述的大FOV或者全身成像的；然而，该单一的接收线圈同样也可以为各种不同的肢体线圈，所述的各种不同的肢体线圈配合不同形状的移动式床板可以在该MRI系统100上实现各肢体部位的大FOV成像。
本发明磁共振成像系统的大视野成像装置在该MRI系统中增加设置的移动式床板40可以采用手动方式或者电动方式进行进给移动，在实际应用过程中，为避免成像操作人员频繁进出该MRI系统100所放置的屏蔽间来手动地根据该病床床板22以及该移动式床板40上的刻度或者标记来移动该移动式床板40，通常采用电动的方式实现该对移动式床板40的无人化、精确地进给移动。在本发明磁共振成像系统的大视野成像装置中，是通过设置如下文所述的驱动单元来进行上述的对该移动式床板40的电动方式的进给移动的。
请参阅图5，在本发明的一个实施例中，所述的驱动单元是一个同步带驱动单元。该同步带驱动单元是一个Ω形式的同步带驱动单元，其包括一条同步带轮60和与该同步带轮60配套的同步带62；其中，该同步带轮60通过支架固定安装在该病床20上，该同步带62缠绕于该同步带轮60上并安装于该移动式床板40底面，其两端分别固定在该移动式床板40的两端。当该同步带驱动单元驱动该移动式床板40的时候，一驱动源，如无磁液压马达、气动马达或者磁屏蔽型马达等输出动力至该同步带轮60使其旋转，该同步带轮60的旋转卷动该同步带62，由于该同步带62的两端是固定在该移动式床板两端的，因此该同步带62的卷动带动该移动式床板40进给移动。当该移动式床板40底部安装的是滚轮50的时候，该附加病床40的进给移动表现为滚轮50沿着该同步带62卷动的方向滚动从而带动该移动式床板40移动；当该移动式床板40底部安装的是滑轨的时候，该附加病床40的进给移动表现为所述的滑轨在预定的轨道沿着该同步带62卷动的方向滑动从而带动该移动式床板40移动。该移动式床板40在大FOV或者全身成像过程中每次移动的距离可以通过所述的动力源中的旋转编码器精确地控制，并且移动的距离可以通过驱动源上安装的旋转编码器转换得到的数据在显示器上读出，该显示器既可以设置在屏蔽室内，也可以设置在屏蔽室外的操作台上实现远程操作，当然也可以通过该病床床板22以及该移动式床板40上的刻度或者标记读出距离。
请参阅图6，在本发明的另外一个实施例中，所述的驱动单元是一个齿轮齿条驱动单元。该齿轮齿条驱动单元包括一个齿轮70和与该齿轮70相啮合的齿条72；其中，该齿轮70固定安装在该病床20上，该齿条72则固定安装于该移动式床板40底面。当该齿轮齿条驱动单元驱动该移动式床板40的时候，一驱动源，如无磁液压马达、气动马达或者磁屏蔽型马达等输出动力至该齿轮70使其旋转，该齿轮70带动与之啮合的该齿条72运动，由于该齿条72是固定在该移动式床板上的，因此该齿条72的运动带动该移动式床板40进给移动。当该移动式床板40底部安装的是滚轮50的时候，该附加病床40的进给移动表现为滚轮50沿着该齿条72运动的方向滚动从而带动该移动式床板40移动；当该移动式床板40底部安装的是滑轨的时候，该附加病床40的进给移动表现为所述的滑轨在预定的轨道沿着该齿条72运动的方向滑动从而带动该移动式床板40移动。该移动式床板40在大FOV或者全身成像过程中每次移动的距离可以通过所述的动力源中的旋转编码器精确地控制，并且移动的距离可以通过驱动源上安装的旋转编码器转换得到的数据在显示器上读出，该显示器既可以设置在屏蔽室内，也可以设置在屏蔽室外的操作台上实现远程操作，当然也可以通过该病床床板22以及该移动式床板40上的刻度或者标记读出距离。
本发明所述的该移动式床板40的驱动单元包括但不限于上述的同步带驱动单元以及齿轮齿条驱动单元，其他等效的驱动单元，如无磁丝杠机构单元、无磁液压缸单元以及无磁气缸单元等同样可以应用于本发明，作为该移动式床板40的电动驱动单元。
Claims (15)
1. 一种磁共振成像系统的大视野成像装置，应用于磁共振成像系统中，该磁共振成像系统包括机架、安装在该机架上的磁体、固定安装在该磁体中的病床以及设置在该病床上的接收线圈，其特征在于：一移动式床板通过支撑机构安装在该病床上并且在该接收线圈中相对于该病床进给移动，通过所述支撑机构的支撑，使得所述接收线圈不受压力，并且在所述移动式床板的移动过程中保持不动。
2. 根据权利要求1的磁共振成像系统的大视野成像装置，其特征在于：所述的移动式床板的支撑结构是滚轮。
3. 根据权利要求1的磁共振成像系统的大视野成像装置，其特征在于：所述的移动式床板的支撑结构是滑轨。
4. 根据权利要求1的磁共振成像系统的大视野成像装置，其特征在于：通过手动方式移动所述的移动式床板。
5. 根据权利要求1的磁共振成像系统的大视野成像装置，其特征在于：通过电动方式移动所述的移动式床板。
6. 根据权利要求5的磁共振成像系统的大视野成像装置，其特征在于：通过一个驱动单元来驱动所述的移动式床板以实现进给移动。
7. 根据权利要求6的磁共振成像系统的大视野成像装置，其特征在于：所述的驱动单元是一个同步带驱动单元，该同步带驱动单元包括固定安装在该病床上的同步带轮以及缠绕于该同步带轮上、设置于该移动式床板的底面并且两端固定于该移动式床板两端的同步带。
8. 根据权利要求6的磁共振成像系统的大视野成像装置，其特征在于：所述的驱动单元是一个齿轮齿条驱动单元，该齿轮齿条驱动单元包括固定安装在该病床上的齿轮以及固定安装在该移动式床板的底面并且与该齿轮相啮合的齿条。
9. 根据权利要求6的磁共振成像系统的大视野成像装置，其特征在于：所述的驱动单元是选自于无磁丝杠机构单元、无磁液压缸单元以及无磁气缸单元中的任意一种。
10. 根据权利要求6的磁共振成像系统的大视野成像装置，其特征在于：通过一个驱动源驱动所述的驱动单元。
11. 根据权利要求10的磁共振成像系统的大视野成像装置，其特征在于：所述的驱动源是选自于无磁液压马达、气动马达以及磁屏蔽型马达中的任意一种。
12. 根据权利要求10的磁共振成像系统的大视野成像装置，其特征在于：通过所述的驱动源中安装的旋转编码器控制该移动式床板的移动距离。
13. 根据权利要求1的磁共振成像系统的大视野成像装置，其特征在于：所述的接收线圈包括底座和上盖，其中该底座固定安装或放置在该病床上，该上盖安装于该底座上并且可与该底座分离。
14. 根据权利要求1的磁共振成像系统的大视野成像装置，其特征在于：所述的接收线圈是体线圈。
15. 根据权利要求1的磁共振成像系统的大视野成像装置，其特征在于：所述的接收线圈是肢体线圈。
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