CN101198881B - 用于磁共振成像的rf线圈组件 - Google Patents
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Abstract
描述了用于与磁共振成像(MRI)设备一起使用的RF线圈组件(70)。RF线圈组件(70)包括能够接收电磁辐射并且能够被直接附着到立体定向基环(84)的一个或多个线圈元件(30、32、34、36；50、52、54、56、58、60；72、74、76、78)。RF线圈组件可以包括具有基准标记(22)的定位器盒(10)。还描述了用于优化立体定向基环(84)到对象头部的附着位置的对应附着设备(86)。附着设备(86)包括允许附着设备(86)被可释放地附着到立体定向基环(84)的一个或多个固定元件(85)。在一个实施例中，选择附着设备(86)的内部尺寸，使得其基本上与RF线圈组件(70)的内部尺寸相等。还描述对应的方法。
Description
技术领域
本发明涉及用于磁共振成像(MRI)的设备。具体地，本发明涉及用于在立体定向(stereotactic neurosurgery)神经外科手术之前对象的磁共振成像(MRI)的RF线圈组件。还描述了使用该RF线圈组件的方法，以及用于将立体定向基环附着于对象的相关方法和设备。
背景技术
立体定向功能神经外科的成功非常依赖于可以以多大的精度将电极或导管插入到脑的靶区中。如果诸如磁共振(MR)成像器的放射学成像器具有足够的灵敏度来以可接受的空间分辨率对脑显像，则在脑中的结构可以被直接瞄准。如果靶不能被显像，则其可能的位置可以使用非直接方法来推断，在该非直接方法中，可以将脑的图谱与脑中的可见标记进行对准。典型地，因为使用脑室造影术、计算机X线断层摄影扫描或MRI可以见到在前连合(AC)和后连合(PC)，所以第三脑室中的该前连合(AC)和后连合(PC)被用作用于与图谱共同对准的内部标记。即使标准化的脑图谱被变形(morph)用于个体病人，但因为所有的脑都是解剖唯一的，所以使用标准化脑图谱将不会产生需要的精度。
为了补偿个体解剖变异，使用靶定位的非直接方法的外科医生使用术中临床和电生理监视过程，而手术台上病人醒着。通用的方法是将一个或多个微电极通过脑达到推测的靶附近，直到记录了其特有的神经放电模式。以这种方式来识别靶通常包括制造3到6个记录道(tract)来勾画靶的边界。这必然增加了脑损伤和脑溢血的风险。此外，可以在轴平面中限定靶的精度取决于在记录轨迹之间的距离，该距离典型地为2mm。这是可以插入第二探针而不进入第一探针的轨迹的最小分开距离。因此，该技术的最大空间分辨率是2mm，该空间分辨率不够精确以确保在一些小皮层下的脑靶中的工具的最佳布置。利用在严格立体定向情况下得到的适当获得的MRI图像，可以更精确地瞄准神经外科特征。
由于由要扫描的不同组织和物质的变化磁化率所创建的空间变形，必需使用基准标记将在严格立体定向情况下得到的MRI成像正确地与病人头部对准。基准标记通常被布置在已知为定位器盒的装置中，其被安装到立体定向框架的基环上。然后，当捕捉MR图像时，将诸如鸟笼线圈的RF(无线电频率)线圈松散地围绕定位器盒放置。在已经得到MR图像之后，定位器盒可以从基环分开，并且然后可以将立体导向设备附着于其上。由此，在图像获取和处理过程期间基环提供固定参考位置。换句话说，所获取的MR图像包括具有相对于基环的已知空间关系的基准标记，并且立体导向还允许相对于基环精确地布置外科手术器具。
在以上的布置中，利用定位器盒和立体定向基环来限制MR图像获取期间的RF线圈与病人头部的接近。这可以向获取的MR图像引入噪声和失真。由此，本发明的目的是减轻上述与用于获得MR图像的设备相关联的缺点的至少一些。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供用于与磁共振成像设备一起使用的RF线圈组件，该RF线圈组件包括能够接收电磁辐射的一个或多个线圈元件，其中，该RF线圈组件能够被直接附着到立体定向基环。本发明由此提供具有至少一个线圈元件的RF线圈组件，所述RF线圈组件可以被直接附着到立体定向基环。这里使用的术语“立体定向基环”可被本领域技术人员理解为表示经由适当固定元件附着到对象的立体定向框架的一部分。该对象可以为动物或人。然后，立体定向框架可以被用作用于在三维空间中定位靶的基础。在别处更详细地描述了具有立体定向基环的立体定向框架，诸如，见“Stereotactic and FunctionalNeurosurgery/The Practice of Neurosurgery Part XI/Editers G.T.Tindall，P.R.Cooper，D.L.Barrow：Williams&Wilkins 1996”，其内容通过参考包括在这里。这里使用的术语“线圈元件”本领域技术人员还可以理解为表示能够吸收或辐射电磁辐射的任何天线状结构。更具体地，术语“线圈元件”表示在Larmor频率处谐振或有效存储能量并且由感应元件和电容性元件构成的天线状结构。
本发明的RF线圈组件相较上述类型的现有技术的RF线圈设备具有许多优点。例如，提供本发明的RF线圈组件允许使得在线圈元件和对象头部之间的距离最小。由此，RF线圈组件允许将线圈元件放得尽可能接近头部(虽然应避免与皮肤的直接接触)。这与其中在MRI图像获取期间线圈元件位于立体定向框架周围的上述类型的现有技术的RF线圈结构形成对比；该现有技术的布置导致使用典型地与对象头部间隔相当大且不可重复的距离的线圈元件来获取MR图像。
根据本发明更接近头部地放置线圈元件，允许增加MR图像的信噪比，从而提供更清楚、更高分辨率的MR图像和/或允许更短的获取时间。
在特定的立体定向手术中，神经外科医生和放射科医生可以采用该锐度更高、分辨率更高的图像，用于更精确和更安全的外科手术。在规划功能区(eloquent area)中的手术以及在定位癫痫病灶和功能异常以用于靶向治疗时，获得较高锐度、较高分辨率且不失真的图像尤其是无价的。这种手术包括植入电极以提供深度脑刺激、靶向药物治疗以及靶向放射治疗。
RF线圈组件可以有利地包括至少一个能够发射电磁辐射的线圈元件。一个或多个能够接收电磁辐射的线圈可以是一个或多个接收器线圈或接收器/发射器线圈、或这些线圈的组合。优选地，RF线圈组件的一个或多个线圈是接收器线圈。由此，RF线圈组件可以包括接收器线圈(也就是仅仅用来接收电磁能量的线圈)、接收器/发射器线圈(也就是用于接收和发射电磁能量的线圈)和发射器线圈(也就是仅仅用来发射电磁辐射的线圈)的至少一个。
近年来，在RF线圈的设计中取得了很多进步。不仅增加了线圈元件的数量，线圈元件的配置以及所允许的数据处理已经增加了信噪比并减少了MRI扫描时间。这里描述的RF线圈组件可以与任何当前可用的线圈技术一起使用，诸如正交、多元件相控阵列、并行接收和并行发射的线圈结构。因此，所选取的线圈元件的数目和布置将取决于系统的要求。
可以以任何适当方式来将一个或多个线圈元件布置在RF线圈组件内。例如，单个接收器线圈元件可以被布置为鸟笼接收器线圈。替换地，可以使用多个线圈元件。例如，RF线圈组件可以便利地包括2、4、6、8、16、32、64或128或更多个的线圈元件。优选地，可以提供2到32个线圈元件。更优选地，可以提供4到16个线圈元件。更优选地，可以提供4到8或8到16个的线圈元件。有利地，线圈元件可以被布置为多元件相控阵接收器线圈组件。便利地，在多元件相控阵线圈组件中可以有4、6或8个线圈元件。有利的，在相控阵中可以有4个线圈元件。便利地在相控阵中可以有6个线圈元件。如果提供了多个线圈元件，有利地线圈元件可以重叠。优选地，线圈被布置为用于最大的信噪比、相控阵、并行成像或它们的组合。
有利地，RF线圈组件的一个或多个线圈元件被连接到低输入阻抗前置放大器。还可以提供接收器电子器件用于处理来自一个或多个线圈元件的信号。该前置放大器和/或接收器电子器件可以形成RF线圈组件的主要部分；例如，该部件可以便利地位于RF线圈组件中。有利地，低输入阻抗前置放大器的输出被连接到端子盒，该端子盒可以被物理安装到RF线圈组件(例如安装在RF线圈组件的外部上)。优选地，端子盒还被连接到柔性电缆，该柔性电缆可以可选地通过适配器盒将端子盒链接到MRI设备。该布置意味着在使用期间，柔性电缆不会与一个或多个接收器线圈相互干扰，并且在电缆中的任何信号损失被最小化。该布置还意味着：接收到的信号被放大，线圈之间的干扰和耦合被减少，以及这些线圈被用于并行成像。
有利地，RF线圈组件包括线圈支撑结构，所述一个或多个线圈元件被附着或形成到该线圈支撑结构，其中，所述线圈支撑结构能够被直接附着到立体定向基环。优选地，一个或多个线圈元件被刚性地固定到线圈支撑结构上，使得在线圈元件和基环之间基本上没有移动。如果提供的话，则能够发射电磁辐射的至少一个线圈元件也可以被附着到该线圈支撑结构。优选地，线圈支撑结构由刚性的、电磁惰性材料制成。电磁惰性材料可以包括包含诸如玻璃纤维的电磁惰性纤维的环氧树脂。该材料是MRI兼容的。
有利地，RF线圈组件包括基准标记单元。基准标记单元可以采用定位器盒的形式或可以包括多个基准标记单元部件。基准标记单元(或基准标记单元部件)可以经由附着机构可移除地附着到RF线圈组件的剩余部分，或者与RF线圈组件一体地提供。优选地，使用任何方法将基准标记单元牢固地固定到RF线圈组件，该方法诸如使用粘合剂进行粘合、或使用螺母和螺栓、螺钉进行固定等。如果基准标记单元被可移除地附着到RF线圈组件上(或立体定向基环上)，则优选的附着机构将允许基准标记单元相对于RF线圈组件(或立体定向基环)可重复再定位；例如可以提供动态(kinematic)安装。优选的机构将包括在配合表面上的相互可啮合的定位元件。
基准标记单元可以包括一个或多个基准标记。优选地，基准标记单元可以相对于立体定向基环可重复地布置，同时使得在RF线圈组件的线圈元件和要成像的体积之间的距离最小。如本领域技术人员理解的，在基准标记单元中的基准标记将给出MR信号，使得它们在得到的脑的每张图像中给出清楚的参考指示器。
标准的基准标记由提供MR标识(signature)的材料(诸如填充有油或硫酸铜溶液的管)构成，其被布置为定义具有沿着对角线相连接的两个相对边缘的方形。所述的基准标记将在MRI切片(slice)上示出为诸如点的三个标记的组。已知在定位器盒中布置有多于一组的基准标记，使得在至少轴平面(以及也可能是冠状(coronal)面和/或矢状(sagittal)面)中得到的MRI切片可以被几何校正。因为已知这些标记的绝对和相对位置，所以可以应用几何校正来确保表示两个相对边缘的标记出现在正确的绝对位置中，以及确保表示对角线的标记给出对应于所期望的高度或z位置。
本领域技术人员已知一些定位器盒，诸如Leksell系统(ElektaInstrument AB，Sweden)以及CRW系统(Burlington Mass的RadionicsInc.)。这些定位器盒包括围绕要成像的对象紧密配合的基准系统。这些定位器盒由此可以被附着到或集成到这里描述的RF线圈组件。
可以将基准标记单元的一个或多个基准标记布置在RF线圈组件的线圈元件的内部和/或外部上。一个或多个线圈元件优选地被布置在基准标记单元的基准标记中；也就是，使得RF线圈组件的基准标记单元围绕所述一个或多个线圈元件。优选地，该至少一个基准标记被布置为使得在RF线圈组件的一个或多个线圈元件与要成像的对象之间的距离最小。
有利地，一个或多个线圈元件被布置来优化脑基准标记的显像，并被调谐以使得在成像体积(imaging volume)的中心处的信噪比最大。在这样的布置中，成像体积的尺寸可以为横向上至少80mm、前后至少40mm以及垂直至少50mm。便利地，成像体积包括基底神经节、丘脑和中脑。
有利地，RF线圈组件的一个或多个线圈元件包括铜。便利地，该一个或多个线圈元件由大约5mm宽的铜带制成。有利地，该一个或多个线圈元件利用任何适合的绝缘材料来绝缘。
如上所述，RF线圈组件能够被直接附着到立体定向基环。该附着可以经由确保将附着设备刚性地固定到立体定向基座的任何固定元件或多个元件。优选用来将RF线圈组件附着到立体定向基环的机构允许两个元件的可重复的相对定位；例如使用动态安装。有利地，RF线圈组件包括固定元件，该固定元件允许RF线圈组件被可释放地附着到立体定向基环。优选地，该固定元件包括夹和/或定位销。该夹可以被布置为与在基环中形成的对应凹部啮合，而定位销也与立体定向基环中形成的对应孔啮合。
优选地，RF线圈组件被成形为围绕个体头部紧密配合。优选地，RF线圈组件被设计为允许用来将立体定向基环附着到对象头部的固定元件的空间。该可以采用许多间隙的形式，使得用于将立体定向基环附着到对象头部的柱在它被附着到基环时可以由RF线圈组件容纳。优选地，这些间隙是四个纵向开口。由此，RF线圈组件可以具有限定四个纵向开口的四个侧面，纵向开口位于在这四个侧面的结合处。替换地，线圈结构不需要具有间隙来容纳这些柱。在RF线圈组件中的线圈元件可以被布置使得它们围绕柱路由，以提供紧密配合的线圈结构。RF线圈组件可以具有大约200mm的横轴上的尺寸、大约150mm的垂直轴上的尺寸以及大约240mm的在前后轴上的尺寸。
本发明的RF线圈组件可以与任何MRI设备一起使用。术语“MRI设备”表示可以接收来自线圈组件的一个或多个线圈的检测到的电磁辐射并将数据转换为图像的任何设备。合适的MRI设备包括GyroscanIntera 1.5T(Phillips Medical Systems)、3.0或1.5T Signa(General ElectricHealthcare，通用电气医疗)以及1.5T Siemens Magnetom Symphony。其他可以购买到的MRI系统也可以与该RF线圈组件一起使用。由此，该RF线圈组件优选地与许多不同的MRI扫描器类型兼容。特别地，RF线圈组件的一个或多个线圈元件优选地能够直接或间接连接到MRI设备，可选地，通过提供必要的电子接口的适配器盒进行。
本发明还提供本发明的RF线圈组件用以获得病人脑的磁共振图像的应用。本发明还提供通过使用RF线圈组件获得的磁共振图像。
如上所述，本发明的RF线圈组件优选地配合到对象上，使得线圈元件尽可能接近对象头部地布置。可以通过在将立体定向基环附着到对象时使用分开的附着设备来帮助该紧密配合。
由此，本发明还提供用于优化立体定向基环到对象头部的附着位置的附着设备，该附着设备包括一个或多个固定元件，所述一个或多个固定元件允许附着设备被可释放地附着到立体定向基环，其中，附着设备的内部尺寸基本上与上述RF线圈组件的内部尺寸相同。
附着设备可以有利地包括一个或多个标记，以使所述附着设备能够与头部的解剖特征对准。便利地，附着设备采用头盔的形式，头盔在使用时接触头顶。有利地，在使用时，该设备沿着头部侧面延伸。术语“头盔的形式”在这里被广泛地使用，以表示任何刚性结构，其可以放置在个体的头部上，并且安置在头顶，而且能够在个体头部周围位置处支撑立体定向基环。以这种方式，在对准期间，例如在一个或多个标记与所需要的头部的解剖特征对准时，附着设备的重量可以由对象头部支撑。
由此，本发明还提供可以可释放地附着到立体定向基环的附着设备，可选地采用头盔的形式。还可以提供至少一个标记来允许附着设备与对象头部的解剖特征的对准(并由此允许相关联的立体定向基环与对象头部的解剖特征的对准)。一旦已经使用附着设备实现了立体定向基环的对准，可以将立体定向基环直接地固定到对象，并移除附着设备。然后，上述的RF线圈组件可以被附着到立体定向基环以允许对象的MR成像。
优选设置附着设备的尺寸使得从接触对象头顶的附着设备的部分到固定元件的距离基本上与从RF线圈组件的顶端或闭合端到RF线圈组件的底端或开放端的距离相同。这确保当RF线圈组件连接到基环时，RF线圈组件的顶端或闭合端被定位尽可能接近对象头顶。在使用时，如果线圈元件不与头部直接接触，则RF线圈结构的顶端或闭合端可以与个体的头顶接触。
特别优选地，附着设备比沿着RF线圈结构的垂直轴(从开口到闭合端)的内部长度短大约1到5mm。更优选地，沿着RF线圈组件的垂直轴的内部长度优选地比附着设备的内部长度长大约1到2mm。这确保在将RF线圈组件附着到已经使用附着设备定位的立体定向基环之后，在个体的头顶与RF线圈结构的闭合端之间存在小的间隙(大约1-2mm或1-5mm)。
已知的用于将基环附着到对象上的技术包括：将附着到基环的耳杆插入到病人的外耳道中；然后将基环枢转到期望的对准位置。在清醒的病人中，该过程可能是疼痛的，并且耳杆损伤外耳道和/或将蜡推进到病人耳部深处且消弱病人听力并不罕见。此外，获得立体定向基环的适当对准可能是困难且耗时的。
本发明的附着设备允许立体定向基环以比使用上述类型的耳杆附着件更大的精度和更小的损伤来进行对准。特别地，本发明的附着设备允许立体定向基环与头部的解剖特征对准，该头部的解剖特征接着可以被用来提供与脑内的需要平面的对准。由此，附着设备允许优化立体定向基环的位置，从而允许其与脑的任何期望平面对准，例如平行于个体的眼眶耳洞平面(orbitomeatal plane)。该眼眶耳洞平面接近前连合/后连合平面(AC/PC平面)，该AC/PC平面是在脑的立体定向图谱中使用的基准面。当利用平行于基环所取的图像来对个体进行扫描时，可以直接地将这些图片与诸如在“Introduction to Stereotaxis withan Atlas of the Human Brain/G.Schaltenbrand和P.Bailey/GeoryThieme Verlag/Stuttgart/1959”中描述的Schaltenbrand-Bailey图谱的脑图谱比较。然而，如果提供手术规划软件，则不需要进行基环与脑平面的对准。
由此，这种类型的附着设备允许在附着过程期间，不需要使用RF线圈组件本身，就可以将立体定向基环固定在对象头部上的需要位置中。如下所述，这允许附着设备由透明、轻型材料制成，该材料可以与诸如高压蒸气灭菌(autoclaving)的灭菌消毒技术兼容。然后，可以在已经使用附着设备附着了立体定向基环之后，将RF线圈组件附着到对象。
由此，本发明提供了用于优化立体定向基环到个体头部的附着位置的附着设备，其中，该附着设备可以采用使用时接触头顶并沿头的侧面延伸的头盔的形式，并且包括使其能够被固定到立体定向基环的固定元件，以及使其能够与头部的解剖特征对准的标记。如上面概述的，虽然优选提供采用头盔形式的附着设备，但是这决不是必需的。实际上，只要附着设备可以被操纵为相对于对象头部对准，附着设备与头部的接触可以一起避免。例如，附着设备可以由对象的另一部分(例如其可以安置在对象肩上)或外部支撑件支撑，对象也可以以一些方式附着到该外部支撑件。
附着设备的一个或多个标记可以是使得能够与个体头部的解剖特征对准的在附着设备上的任何(多个)特征。便利地，该一个或多个标记位于附着设备上，或与附着设备整体形成。例如，标记可以是附着设备的模制或嵌入特征，或者是形成在设备表面上的标记。优选地，标记是清楚可见的。便利地，附着设备基本上是透明的，而标记(例如基准线)是不透明的，从而协助基环与个体上的解剖特征的对准。优选地，标记采用一个或多个基准线的形式。有利地，提供多个标记。
便利地，多个标记包括第一组标记，其中，所述第一组标记地每个标记包括基准线。有利地，所述第一组标记的每条线基本上平行于使用时包含立体定向基环的平面。所述第一组的每条基准线可以与相邻线间隔开基本上相等的距离。由此，第一组标记可以包括一系列等距离间隔开的、基本上平行的基准线。这一条或多条基准线可以被称为“水平”基准线；其中，水平表示当附着设备被附着到竖立(例如站立)对象上时的线的方向。提供这样的第一组标记允许在使用时将立体定向基环与对象的外耳道和眼眶下缘的至少一个对准。
多个标记可以便利地包括第二组标记，所述第二组标记包括基本上垂直于使用时包含立体定向基环的平面的一条或多条基准线。换句话说，可以提供一条或多条“垂直”基准线。有利地，提供所述第二组标记以允许使用时立体定向基环与对象的前后和横向轴的至少一个的对准。以这种方式，立体定向基环可以沿着特定平面定向。
优选地，附着设备被布置使得可以容易见到对象头部的解剖特征。优选地，附着设备由基本上透明的材料制成。优选地，基本上透明的材料包括丙烯酸(例如Perspex)。可选择地，附着设备可以以允许解剖特征的可见性的结构由不透明材料构成；例如具有在感兴趣的解剖区域附近的剖面。应注意，代替将附着设备布置为使得可以见到对象头部的可见的参考特征，附着设备可以成形为在所需方向上安置在对象头部上。以这种方式，在立体定向基环的附着期间不需要人工对准的步骤。
为了使对象头部的可见度最大，优选附着设备仅仅执行附着和对准功能。换句话说，附着设备优选地不包括RF线圈或基准标记。由此，当使用MRI设备来对对象进行成像时，上述的独立的RF线圈组件可以替代附着设备。独立的立体引导设备也可以被附着到立体定向基环，以执行立体定向外壳手术过程。
附着设备可以经由任何固定元件或多个固定元件附着到立体定向基环，这些固定元件确保将附着设备刚性地固定到立体定向基环。优选地，用于将附着设备附着到立体定向基环的机构允许两个元件的可重复相对定位。优选地，利用包括一个或多个夹的一个或多个固定元件，将附着设备附着到立体定向基环。优选地，一个或多个固定元件包括在立体定向基环和附着设备的配合表面上的一个或多个可相互啮合的定位元件(例如定位销)，以允许可重复相对定位。优选地，使得RF线圈组件能够被附着到基环的固定元件与使得附着设备能够附着到基环的固定元件是相同的。以这种方式，可以将RF线圈组件和附着设备附着到立体定向基环。
本发明还提供包括上述RF线圈组件和附着设备的至少一个的套件(kit)。该套件还可以包括附着到立体定向基环的附加框架部分。换句话说，立体定向基环可以是较大立体定向框架的一部分。该套件还可以包括一个或多个立体定向手术工具。该套件还可以包括用于与MRI设备一起使用的基准标记单元(或定位器盒)。该套件可以另外包括用于将基准标记单元附着到RF线圈组件的设备。该基准标记单元可以附着到RF线圈组件或与RF线圈组件整体形成，或其直接地附着到立体定向基环。该套件还可以适当地包括诸如螺钉或粘合剂的固定元件。该套件还可以包括模型(phantom)来协助来自MRI扫描器的几何变形的校正，另外可以包括软件来为MRI扫描器计算误差图(errormap)，该软件还可以被设计为协助脑结构靶的定位和规划潜在植入轨迹。
有利地该套件包括立体定向基环和基环支撑件的至少一个。如上所述，可以使用本发明的附着设备将立体定向基环附着到对象上。该立体定向基环也可以被布置为附着到立体定向基环支撑件。基环支撑件是已知的，并且包括直接或间接地附着到MRI床(couch)并且还附着到立体定向基环使得立体定向基环被保持在相对于MRI床固定的位置的任何装置。基环支撑件还可以被用于调节基环相对于MRI床的位置，使得例如基环平行于标准轴位图像获取。以这种方式，可以将对象对准和固定在MRI扫描器中适当的位置中。在扫描期间使用基环支撑件使对象相对于MRI设备的偏振磁场固定确保获得最好质量的图像。以这种方式，立体定向基环能够被相对于MRI设备固定。
可以使用任何适当的固定设备诸如粘合剂、销等，将立体定向基环固定到对象。优选地，使用啮合个体的头骨的一系列螺销将立体定向基环固定在适当的位置处。这确保立体定向基环被稳固地锚定到对象并且在使用时不移动。
本发明还包括使用RF线圈组件以获得病人的脑的磁共振图像。还可以提供通过使用RF线圈组件获得的磁共振图像。
根据本发明的第二方面，将立体定向基环附着到对象头部的方法包括步骤：(i)取附着设备；(ii)将所述附着设备固定到立体定向基环；(iii)将附着到立体定向基环的附着设备放置在对象头部上；以及(iv)相对于对象的解剖特征对准立体定向基环，其特征在于步骤(i)包括取根据本发明的第一方面的附着设备。
优选地，步骤(iv)包括对准立体定向基环使得其基本上平行于对象眼眶耳洞平面。如果需要可以提供相对于任何其他平面的对准。
有利地，该方法包括步骤(v)：将立体定向框架固定到对象头部。便利地，步骤(v)包括使用一系列螺销将立体定向基环固定到适当的位置。
优选地，该方法包括步骤(vi)：将附着设备与立体定向基环分开。该附着设备然后可以从对象头部移除。
一旦立体定向基环在适当的位置，就可以获取MRI图像和/或可以执行立体定向手术。便利地，该方法由此包括步骤(vii)：将RF线圈组件、基准标记单元、框架和立体引导件(stereoguide)的至少一个附着到立体定向基环。RF线圈组件可以是根据本发明的第一方面的RF线圈组件。
根据本发明的第三方面，将立体定向基环附着到对象头部的方法包括步骤：(i)取用于将立体定向基环对准到对象头部的附着设备；(ii)将所述附着设备固定到立体定向基环(iii)将附着到立体定向基环的附着设备布置在对象头部上；(iv)相对于对象的解剖特征对准立体定向基环；(v)将立体定向框架固定到对象头部；以及(vi)将附着设备与立体定向基环分开。该方法的附着设备可以采用本发明的第一方面的附着设备的形式。
便利地，步骤(v)包括使用一系列螺销将立体定向基环固定到适当位置。优选地，步骤(iv)包括对准立体定向基环使得其基本上平行于对象眼眶耳洞平面。便利地，该方法包括步骤(vii)：将RF线圈组件、基准标记单元、框架和立体引导件的至少一个附着到立体定向基环。RF线圈组件可以是根据本发明的第一方面的RF线圈组件。
本发明由此还提供将立体定向基环附着到个体的头部的方法，该方法包括：将本发明的附着设备固定到立体定向基环；将附着设备放置在个体的头部上，使得其安置在个体的头顶上；在期望平面中对准立体定向基环；以及将立体定向框架固定在适当位置。
附图说明
现在将仅以示例的方式参考附图描述本发明，其中：
图1示出RF线圈组件和定位器盒的分解透视图，其中，线圈结构包括四个线圈元件；
图2示出RF线圈组件和定位器盒的分解透视图，其中，线圈结构包括六个线圈元件；
图3示出包括六个线圈元件和立体定向基环的RF线圈组件的平面图(没有示出基环的安装细节和其他特征)；
图4示出RF线圈组件和立体定向基环的分解透视图(没有示出基环的安装细节和其他特征)，其中四个线圈元件被安装在RF线圈组件的外部上；
图5示出允许线圈元件在立体定向基环下方延伸的线圈布置的透视图；
图6示出附着设备的透视图；以及
图7示出连接到定位在个体头部上的立体定向基环的附着设备的透视图。
具体实施方式
参考图1，示出RF线圈组件具有四个内部线圈元件。RF线圈组件包括：定位器盒10，用于立体定向成像；以及接收器线圈结构12，包括四个线圈元件，用于与MRI设备一起使用。线圈结构12被形成为紧密配合到定位器盒10的内部。利用导热粘合剂将线圈结构12结合到定位器盒10的内表面；由此形成RF线圈组件并使之具有与定位器10成为整体的线圈结构12。
定位器盒10在第一端14处打开以允许将定位器盒10放置在对象头部上。与第一端14相对的第二端16是拱形的，并且具有安装在其上的端子盒18，其中，端子盒18连接到柔性多芯电缆20从而连接到MRI设备。在定位器盒10的四个侧面17的每个上安装有基准标记22。在定位器盒10的第一端14处的四个凸缘(collar)部分24将四个侧面17相互连接。基准标记22基本上跨它们对应的定位器盒10的侧面17的高度和宽度。利用凸缘部分24、四个侧面17和第二端16来限定四个打开角部边缘26。定位器盒10具有用于将其牢固地安装到标准立体定位基环(未示出)的夹(未示出)。定位器盒10由Perspex制成，而夹由塑料材料制成。定位器盒10具有以下的尺寸：在前后轴上尺寸为240mm；在横轴上尺寸为200mm；以及在垂直轴上为150mm。定位器盒10的尺寸确保其紧密配合在个体头部的周围。
基准标记22被成形为定义两个相对角沿着对角线相连接的方形，并且具有用于MRI设备的标准类型，而且包括在管中的油或硫酸铜溶液。
线圈结构12具有位于线圈结构12的第一端处的四个前置放大器42，这些前置放大器径向地安装在圆形平台44上。前置放大器42包括在面向外的端部上的输入端子和面向内的端部上的输出端子。前置放大器42的输出端子连接到多芯电缆，该多芯电缆延伸到平台22的中心以形成公共馈给(common feed)。当线圈结构12被配合在定位器盒10内时，前置放大器42位于邻近端子盒18，并且共有馈给在端子盒18内终止。
线圈结构12被布置为包括四个线圈元件30、32、34、36的相控阵线圈系统，其中，每个线圈元件与相邻线圈元件重叠以减少RF耦合。由长度为5mm的厚绝缘铜带构造线圈元件30、32、34、36。线圈元件30、32、34、36被形成为补充定位器盒10的内部形式，并要被附着到定位器盒10的内表面，使得线圈元件30、32、34、36与定位器盒10成为整体。
线圈元件30、32、34、36彼此尺寸和形状相同。位于第二端16内的线圈元件30、32、34、36的部分成形为拱形，并且它们与相邻线圈元件重叠。每个线圈元件具有沿定位器盒10的两个相应侧17延伸到第一端14的两个纵向臂38。线圈30、32、34、36然后在相邻线圈上背向交叉(cross back)以形成闭合环路，该闭合环路沿着打开端14的内圆周。线圈元件30、32、34、36经由径向延伸的端子连接到它们各自的前置放大器42的输入端子。成对地提供线圈元件30、32、34、36，每一对彼此直径地相对。线圈元件的纵向臂38围绕间隔器盒10等距地间隔开，并且它们位于侧面17的中部。线圈元件30、32、34、36的路径不与定位器盒10的打开角边缘26相互干扰，从而使得可以容纳用于将基环附着到个体头部的柱。
提供线圈元件30、32、34、36以具有一定长度使得它们具有一定穿透深度，该穿透深度将包括测量为横向80mm、前后40mm以及垂直50mm的定位器内的中央体积，并且特别地使得在接收器线圈结构12的中央存在公共区域，至少相对的线圈可以从该公共区域检测电磁能量。线圈元件30、32、34、36能够在室温下分开地调谐和匹配。
参考图2和图3，示出了在组装之前的RF线圈组件，其包括定位器盒10和线圈结构48。线圈结构包括六个线圈元件50、52、54、56、58、60以及六个前置放大器62。六个线圈元件50、52、54、56、58、60被布置为三对对角相对的线圈元件，以及纵向臂64围绕定位器盒10等距间隔开。再次，如参考图1所述的，线圈50、52、54、56、58、60不与定位器盒10的打开的角部边缘26相互干扰。图3提供示出六个线圈50、52、54、56、58、60和六个前置放大器62的线圈结构48的顶部的放大视图。还示出了基准系统22的填充端口23以及用于将定位器盒10附着到基环的定位器销82。
参考图4，示出RF线圈组件70的另一例子。该RF线圈组件包括相控阵线圈结构，其包括利用粘合剂结合到定位器盒的外部上的四个线圈元件72、74、76、78。以这种方式，RF线圈组件包括与定位器盒成为整体的线圈元件72、74、76、78。
RF线圈组件70具有一个使得其能够插入在对象头部上的打开端79，以及具有角部分长度短于侧面部分的不规则八边形截面。RF线圈组件70设有跨过打开的角部边缘73的连接部分71。RF线圈组件70的定位器盒部分由Perspex构建而成，并且具有以下尺寸：在前后轴上的尺寸为240mm；在横向轴上的尺寸为200mm；以及在垂直轴上的尺寸为150mm。RF线圈组件70的尺寸确保其紧密配合在个体头部周围。
在RF线圈组件70的打开端79处，提供三个销82以经由在基环上的对应部分将RF线圈组件70附着到立体定向框架的立体定向基环84上。基环84具有位于对应于销82的位置处的两个V形槽以及平坦部分；这提供适应基环的任何变形的动态安装。虽然基环84包括两个V形槽和平坦部分，但基环84也可以包括其他类型的非动态安装或动态安装(例如可以在基环上提供三个V形槽或孔)。立体定向基环84是能够利用标准基环支撑件被牢固附着到MRI床上的标准类型。
参考图5，示出进一步的RF线圈组件，该RF线圈组件示出为具有延伸在立体定向基环下的线圈元件100。特别地，线圈100示出为路由围绕立体定向基环84的外侧并且延伸到其下。虽然示出的线圈100是弯曲的，使得其围绕立体定向基环84的外侧通过，但是该线圈元件可替换地路由围绕立体定向框架84的内侧。
要知道，以上例子仅仅是说明性的。线圈元件不必需以相控阵线圈系统布置，并且在适用于对脑成像的任何布置中可以使用任何数量的线圈元件。另外对于本领域技术人员显而易见的是，相控阵的接收器线圈元件可以具有不同于以上描述的彼此不同的定向，并且该相控阵可以被再设计为具有非重叠的线圈元件。
以上例子还示出其中线圈元件与定位器盒结合的设备。如上指出，定位器盒包括至少一个基准标记。然而，该定位器盒的这种包括不是必需的。而是，可以提供不包括基准标记的线圈支撑结构(例如塑料盒。
现在参考图6，示出附着设备86，该附着设备86包括第一打开端88和第二闭合端90。在第一打开端88处，布置有两个夹85和定位器销82，用于将附着设备86附着到立体定向基环。附着设备86还包括多个标记(以10mm分开标记的一系列平行、水平标记线，以及定义在前后轴和横向轴上的框架中点的垂直线)94，以协助利用对象头部的解剖特征的附着设备86的定向。该附着设备86由Perspex制成。
附着设备86具有基本上与上面参考图1到4所述的定位器盒的内部尺寸相同的尺寸，但是不包括基准标记22或任何线圈元件。附着设备86还切除了角部，以允许更多地接触个体的头部。特别优选的，附着设备86比相关联的RF线圈组件沿着垂直轴(从打开端到闭合端)的内部长度短大约1到5mm，以确保在将RF线圈组件附着到已经使用附着设备86定位的基环上时，在个体的头顶与RF线圈组件的闭合端16之间存在小间隙(大约1到5mm)。在该例子中，RF线圈组件如上参考图1所述，并且因此，附着设备86的尺寸被调节为将立体定向基环84布置为沿着垂直轴离头顶148mm。
参考图7，示出当位于对象头部上时的设备。使用夹85和定位销82将附着设备86固定到基环84，以及将附着设备86放置在个体头部上方使得其停靠在头顶上。可以使现在相对于个体支撑的基环84对准，使得其平行于眼眶耳洞平面或其他期望平面。这得到在附着设备上间隔10mm标记的一系列平行水平线94和附着设备上标记的垂直线94的协助，这些水平线可以与外耳道和眼眶下缘对准，并且这些垂直线定义在前后和横向轴上的附着设备86的中点。
当适当对准后，例如对准到眼眶耳洞线时，通过驱动布置在从立体定向基环84延伸到头骨的外板中的柱98上的螺纹销96，将基环84固定到头部。然后，从立体定向基环84移除附着设备86，并替换以上面参考图1所述类型的RF线圈组件。然后可以执行MR成像，并且将RF线圈组件的线圈布置为靠近个体头部，从而使得图像分辨率最大。
在立体定向基环固定之前使用附着设备对准立体定向基环84的所述方法具有超出传统方法的优点，所述的传统方法包括：将附着到基环的耳杆插入到病人的外耳道中；然后将基环枢转到期望的对准位置。在清醒的病人中，这个过程可能是疼痛的，并且耳杆损伤外耳道和/或将蜡驱动到病人耳朵深处并损坏病人听力并不罕见。
另外，应该知道，附着设备的以上例子仅仅是说明性的。可以设计附着设备的多种变体来实现本发明。
Claims (11)
1.一种用于与磁共振成像设备一起使用的RF线圈组件，所述RF线圈组件包括能够接收电磁辐射的一个或多个线圈元件，其中，所述RF线圈组件能够被直接附着到立体定向基环，并且，所述RF线圈组件包括固定元件，所述固定元件允许所述RF线圈组件被可释放地附着到立体定向基环上。
2.根据权利要求1所述的RF线圈组件，其包括能够传送电磁辐射的至少一个线圈元件。
3.根据权利要求1所述的RF线圈组件，其包括线圈支撑结构，所述一个或多个线圈元件被附着到所述线圈支撑结构，其中，所述线圈支撑结构能够被直接附着到立体定向基环。
4.根据权利要求3所述的RF线圈组件，其中，所述一个或多个线圈元件被刚性地固定到所述线圈支撑结构。
5.根据权利要求1所述的RF线圈组件，其包括基准标记单元。
6.根据权利要求3所述的RF线圈组件，其包括基准标记单元，其中所述线圈支撑结构包括所述基准标记单元。
7.根据权利要求5所述的RF线圈组件，其中所述基准标记单元可移除地附着至RF线圈组件。
8.根据权利要求5所述的RF线圈组件，其中，所述基准标记单元围绕所述一个或多个线圈元件。
9.根据权利要求1所述的RF线圈组件，其中，所述RF线圈组件的所述一个或多个线圈元件由铜制成。
10.根据权利要求1所述的RF线圈组件，其中，所述固定元件允许所述RF线圈组件和所述立体定向基环的可重复相对定位。
11.根据权利要求1所述的RF线圈组件，其包括多个线圈元件。
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