CN101278206A - 具有光纤连接的mr线圈 - Google Patents

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Abstract

一种MRI线圈系统(34)，包括局部RF线圈组件(36)，其包括一个或多个RF线圈元件(38)。电子电路(88)可操作地连接到RF线圈元件(38)，该电子电路(88)至少将电子信号转换成光信号。第一连接器(112)可操作地与电子电路(88)进行通信。可拆卸电缆(40)包括选择地与第一连接器配套的第二连接器(120)，并且可拆卸电缆(40)将线圈元件(38)和电子电路连接至外部装置。

Description

具有光纤连接的MR线圈
以下涉及磁共振技术。它认为与用于医学磁共振成像系统的局部线圈一起有特别应用，并且将特别参考该磁共振成像系统进行描述。然而，应当领会到的是，以下认为还可以与其它类型的磁共振系统、磁共振能谱系统等一起应用。
在磁共振成像中，在检查区域内产生基本上均匀的主磁场。主磁场使检查区域内被成像对象的核自旋系统极化。通过将射频激励信号传送到检查区域内，在与主磁场排列一致的偶极子中引起磁共振。具体地，经由射频线圈组件传送的射频脉冲使偶极子倾斜不与主磁场排列一致，并且使宏观磁矩矢量围绕平行于主磁场的轴进动。进动的磁矩反过来在其弛豫并返回之前与主磁场排列一致的状态时，产生相应的射频磁信号。由射频线圈组件接收该射频磁共振信号，并且根据接收的信号，重建图像表示以显示在可供人看的显示器上。
通常，MRI系统的RF线圈组件包括用以创建B1场的传送线圈，并且常常包括分离的局部接收线圈，其用于与传送线圈一起探测或接收来自被成像对象中激励自旋的信号。典型地，将RF线圈组件的每个局部线圈经由连接电缆中的线路连接到MRI系统的接收和/或传送通道。此外，RF线圈组件的局部线圈典型地通过连接电缆中的一系列线供电。典型地，将连接电缆固定到线圈上。
在程序准备阶段，将患者安置在扫描器的患者床上。医疗人员将带电缆的局部线圈安置在患者上。然后将电缆从该线圈延伸至电缆连接器所插入的相应插座。电缆典型地由于其带有电力线、信号线和接地电线以及相应的屏蔽层而笨重。在一些情况下，电缆较长。连接器终止于电缆的自由端，并且由于连接器提供与许多线路的连接，因此其本身既体积大又笨重。这种程序对患者来说很麻烦，并且降低了医疗成像系统的吞吐量，尤其在使用若干线圈对患者身体的不同部位成像时。
以下预期得到克服了上述局限性及其它的改进设备和方法。
根据一方面，公开了一种MRI线圈系统。局部RF线圈组件包括一个或多个RF线圈元件。将电子电路可操作地连接到RF线圈元件，该电子电路至少将电信号转换成光信号。第一连接器可操作地与电子电路进行通信。可拆卸电缆包括选择地与第一连接器配套的第二连接器，并且该可拆卸电缆将线圈元件和电子电路连接至外部装置。
根据另一方面，公开了一种成像方法。将线圈组件安置并固定在患者上。该线圈组件包括一个或多个RF线圈元件和可操作地与该线圈元件进行通信的第一连接器。将患者安置在MRI扫描器的患者支撑器上。该线圈组件经由第一连接器和设置在线圈电缆上配套的第二连接器与线圈电缆进行连接。
一个优点在于提高了患者吞吐量。
对于本领域的普通技术人员在阅读下面的详细描述后，许多附加的优点和益处将会显而易见。
本发明可以采用各种部件和部件布置的形式，以及各种过程操作和过程操作布置的形式。附图仅用于说明优选实施例，并不被解释为限制本发明。
图1示意性示出了采用局部射频线圈的磁共振成像系统；
图2示出了线圈组件的展开图和一部分磁共振成像系统；
图3示意性示出了连接器；以及
图4是示出线圈连接方法的框图。
参照图1，磁共振成像扫描器10包括界定了检查区域14的机架12，在该区域中将患者或其他成像对象16安置在患者支撑器18上。设置在机架12中的主磁体20在检查区域14内产生在空间和时间上基本恒定的主磁场。典型地，主磁体20为由低温罩(cryoshrouding)24包裹的超导磁体；不过，也可以使用电阻式主磁体。将磁场梯度线圈28布置在机架12之中或之上，以便在检查区域14内将选定磁场梯度叠加到主磁场上。典型地，磁场梯度线圈28包括多个线圈，用于在检查区域14内沿选定方向、以选定梯度强度产生磁场梯度。例如，梯度线圈28可包括x、y和z梯度线圈，这些线圈合作产生沿任何选定方向的选定磁场梯度。
将整体的射频线圈30，例如设置在具有包裹RF屏蔽层32的绝缘介质线圈架上的带状线线圈、具有刚性导电横档(rung)和环(ring)的笼式线圈等布置在机架12之内或之上，以便将射频激励脉冲注入检查区域14并探测产生的磁共振信号。为了产生对象16的有限区域的图像，使用线圈布置或系统34，其包括一个或多个局部RF线圈组件36，每个都包括一个或多个RF线圈元件38，该元件38靠近选定区域安置。局部线圈布置34包括下面详细论述的可拆卸电缆40。尽管示出了膛式(bore-type)磁体，但是应当领会到还预期是开放式磁体。
磁共振成像(MRI)控制器50执行选定磁共振成像序列。控制器50操作耦合到梯度线圈28的磁场梯度控制器52，以将选定磁场梯度叠加到检查区域14中的主磁场上；并且操作耦合到所示的射频线圈30、或者耦合到局部线圈36、表面线圈、线圈阵列等上的射频发送器54，以将大约为磁共振频率的选定射频激励脉冲注入检查区域14。对于二维成像，射频激励还包括由梯度系统28、52施加的并行的切片选择性磁场梯度。
射频激励脉冲激励成像对象16中的磁共振信号，通过按照选定磁共振成像序列沿选定方向以选定梯度强度施加磁场梯度磁场将所述磁共振信号在空间上径向编码。成像控制器50按照选定磁共振成像序列操作与射频线圈38(或30)连接的射频接收器56，以接收径向读出磁共振信号，并且将接收的径向读出数据存储在数据存储器60中。
重建处理器62通过应用快速傅立叶变换或其它适当的重建算法，将数据重建成3D图像表示。将该重建的图像存储在图像存储器64中，并且可以将其显示在工作站68的用户界面66上、在局域网或因特网上传送、由打印机打印、或其他方式的使用。在说明性实施例中，用户界面66还使放射医师或其他用户能够与成像控制器50进行相互作用。在其它实施例中，提供分开的用户界面用于操作扫描器10并用于对该重建的图像进行显示或其它操纵。
继续参照图1，并且进一步参照图2，在刚性实施例中的线圈局部组件36包括外壳或盒或支撑元件70，其中固定有有源RF线圈元件或线圈38。更具体地，将线圈元件38形成封闭环形并牢固地紧固在具有空心腔72的下半环78中。下半部环78连接有相关的下半柄部分82，其容纳适当的电子装置或电子组件或电路88，例如印刷电路板，其中包括调谐和匹配电路。在一个实施例中，电子组件88包括电光换能器，用于将电共振信号和光信号进行连接。将相关的上下半盒90、92组装在一起以形成完整的盒70。例如，盒70由聚碳酸酯材料、塑料和其它类似材料构成，在一个实施例中，该材料应满足介入产品的生物毒性要求。尽管只示出了一个线圈元件38，但是预期可以使用两个、三个、四个或更多线圈元件。在柔性实施例中，线圈38由柔性衬底上的柔性导体形成。优选在接地、屏蔽的情况下，将电子组件88安装在该衬底上。预期有刚性和柔性局部线圈的各种组合。
继续参照图1和2，将光接口100连接到磁共振扫描器10的接收器56、发送器54和控制器50。光接口100将电指令和控制信号转换成光信号并且将该光信号传送到线圈组件36。光接口100还将从线圈组件36接收的光信号转换成适于接收器56的电信号。将第一或线圈连接器112设置在线圈组件36的近端114。将配套的第二或线圈端电缆连接器120设置在电缆40的第一或线圈端122，以与设置在线圈组件36上的第一连接器112连接或配套。例如，第一连接器112为公连接器，而第二连接器120为母连接器。将第三连接器124设置在电缆40的第二或扫描器端126上，以与设置在患者支撑器18、机架12或检查室中其它地方上的第四连接器128连接或配套。例如，第三连接器124为公连接器，而第四连接器128为母连接器。当然，每个连接器可包括公和母连接元件的组合。这样，第二和第三连接器120、124被构造以允许电缆40从线圈组件36和扫描器10分开。
电缆40包括适于向线圈组件36传送光信号和传送来自线圈组件36的光信号的一个或多个光纤绞缆。此外，电缆40可以包括DC电力线，以向线圈电子组件88中的任何有源元件提供电力。该电缆还可包括用于向线圈运送控制或RF信号或者运送来自线圈的控制或RF信号的电线。如果电缆包括电线，则它还包括RF屏蔽层。这种电缆允许线圈连接器112的小型化，其可以直接连接到线圈盒70上。
电子组件88提供用于将来自线圈元件38的电信号转换成光信号并通过光纤电缆40将该光信号传送到光接口100的手段。此外，电子组件88接收光学命令/门控信号，其原先作为电信号产生自发送器54或MRI控制器50并被光接口100转换成光信号，该光接口100还将光信号转换成电信号。电子组件88使用该命令/门控信号，例如，以为特定应用选择若干线圈38中的其中一个，调谐和/或解调线圈38等。
参照图3，示范性第一或线圈连接器112包括具有平面表面132的座130。连接面134滑入电缆40的配套的第二连接器120。在一个实施例中，第一连接器112为公连接器。表面132包括光传送连接器或销140，其用于将传送和控制信号从发送器54或控制器50发送到线圈元件38。光接收连接器或销142用于将来自线圈元件38的信号发送到接收器56。可选地，线圈连接器112包括电流(galvanic)电源连接或销144，用于向电子器件88提供电力并对电缆屏蔽接地。电缆40的第二连接器为配套的母连接器。在另一实施例中，第一连接器112为母连接器。该平面表面包括传送或控制连接器或通道140，其接收相应的插头元件并用于将来自发送器56或控制器50的信号发送到线圈元件38。接收连接器或通道142用于将来自线圈元件38的信号发送到接收器56。可选地，线圈连接器112包括电化电源通道144以向电子器件88提供电力。电缆40的第二连接器120为配套的公连接器。如图所示，在图3的实施例中，线圈连接器112包括两个传送或控制信号连接器140、四个接收连接器142和四个电源连接器144。当然，可以预期的是，出于特定设计考虑传送和接收控制连接器的数量可以变化。如果不包括DC电力线，则给予电子器件88的电力可选地经由电池提供。将光线(未示出)嵌入座130中并终止于与传送和接收连接器相应的光接口。将定位或导向销或槽口设置在连接面的底部并为第一和第二连接器112、120的配套提供导向。
参照图4，将不具有附属电缆的线圈组件36安置在被成像区域并与该区域精确对准。例如用带子、皮带、绷带等，将该线圈固定在适当的位置。在一个实施例中，将不具有电缆的线圈组件36安置在预检查室中的患者200上，以增加门诊的吞吐量。将预先安置线圈的患者移动到，或者在某些情况下走到检查室，并且安置202在患者支撑器18上。在安置患者后，将电缆40的一端连接204到患者支撑器、台架等上的插头或插座，另一端连接到局部线圈组件36上。
上述具有可拆卸电缆40的线圈布置34，开辟了这样一种方式，即在患者进入MR室之前将线圈，例如可佩戴式线圈放在患者身上。患者不必携带附在线圈上的笨重电缆，如果处理不当，电缆会使线圈发生移动或者损害线圈和电缆之间的接口。该可拆卸电缆线圈布置易于使用、给患者提供更多的舒适、方便节省成本(例如，每个系统一个电缆)、并且允许同时连接多个线圈。
本发明已通过参考优选实施例进行了描述。显然，他人在阅读并理解前述描述的基础上将会想到修改和变更。本发明旨在被解释为包括落入随附权利要求或其等价物的范围内的所有这些修改和变更。

Claims (20)

1、一种MRI线圈系统(34)，包括：
局部RF线圈组件(36)，其包括：
一个或多个RF线圈元件(38)，
电子电路(88)，可操作地连接到所述RF线圈元件(38)，所述电子电路(88)至少将电信号转换成光信号，以及
第一连接器(112)，可操作地与所述电子电路(88)进行通信；以及
可拆卸电缆(40)，其包括可选择地与所述第一连接器(112)配套的第二连接器(120)，并且所述可拆卸电缆(40)将所述线圈元件(38)和所述电子电路(88)连接至外部装置。
2、根据权利要求1所述的线圈系统，其中，所述电缆(40)包括第三连接器(124)，用于与设置在所述外部装置上的第四连接器(128)配套。
3、根据权利要求1所述的线圈系统，其中，所述电子电路(88)进一步将光信号转换成电信号，并且所述电缆(40)包括：
光纤，其包括将光信号运送到所述电子电路的输入纤维和运送具有从所述线圈组件(36)接收的MRI共振信息的光信号的输出纤维。
4、根据权利要求1所述的线圈系统，其中，所述电缆(40)包括输入/输出光纤，其通过在所述第一和第二连接器(112，120)配套时所述第二连接器(120)和所述第一连接器(112)的连接(140，142)进行光连接。
5、根据权利要求1所述的线圈系统，其中，所述外部装置包括光接口(100)，其执行将电信号转换成光信号和将光信号转换成电信号中的至少一种。
6、根据权利要求5所述的线圈系统，还包括：
射频发送器(54)，其经由所述光接口(100)将选定射频脉冲传送到所述线圈元件(38)。
7、根据权利要求5所述的线圈系统，还包括：
射频接收器(56)，其经由所述光接口(100)接收来自所述线圈元件(38)的读出磁共振信号。
8、根据权利要求1所述的线圈系统，其中，所述电缆(40)包括公连接和电缆中的光纤和电力线。
9、根据权利要求1所述的线圈系统，还包括：
支撑元件(70)，其支撑所述线圈元件(38)、所述电子电路(88)和所述第一连接器(112)。
10、一种磁共振成像扫描器(10)，包括权利要求1所述的线圈系统(34)。
11、一种磁共振成像系统，包括：
主磁体(20)，用于在感兴趣的空间区域中产生主磁场；
磁场梯度线圈(28)，用于在所述主磁场上叠加选定磁场梯度；以及
根据权利要求1所述的MRI线圈系统(34)。
12、一种成像方法，包括：
将线圈组件(36)安置并固定在患者上，所述线圈组件包括：
一个或多个RF线圈元件(38)，以及
第一连接器(112)，可操作地与所述线圈元件进行通信；
将所述患者安置在MRI扫描器(10)的患者支撑器(18)上；并且
经由所述第一连接器和设置在线圈电缆(40)上的配套的第二连接器(120)，将所述线圈组件和所述线圈电缆连接。
13、根据权利要求12所述的方法，还包括：
经由设置在所述电缆上的第三连接器和设置在外部装置上的配套的第四连接器，将所述电缆和所述外部装置进行连接。
14、根据权利要求12所述的方法，还包括：
将所述电缆连接到光接口；并且
执行将电信号转换成光信号和将光信号转换成电信号中的至少一种。
15、根据权利要求12所述的方法，其中，所述电缆包括光纤，并且所述方法还包括：
将接收的MRI共振信号转换成光输出信号；并且
在所述光纤上光学地传送来自所述线圈组件的所述光输出信号。
16、根据权利要求15所述的方法，其中，在所述第一和第二连接器配套时所述光信号通过所述第二连接器和所述第一连接器进行通信。
17、根据权利要求15所述的方法，还包括：
产生控制信号；
将所述控制信号转换成所述光信号；并且
在所述电缆上并通过所述第一和第二连接器向所述线圈组件进行所述光信号的通信。
18、根据权利要求15所述的方法，还包括：
产生选定射频脉冲；
将所述射频脉冲转换成所述光信号；并且
在所述电缆上并通过所述第一和第二连接器向所述线圈组件进行所述光信号的通信。
19、根据权利要求15所述的方法，还包括：
在所述扫描器上，接收来自所述电缆的所述光输出信号；
将所述输出信号转换成电共振数据；并且
将所述电共振数据重建成图像表示。
20、根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一和第二连接器包括配套的公母插塞式连接，并且其中，所述连接步骤包括：
当所述患者在所述患者支撑器上时，将所述第一和第二连接器插到一起以连接所述线圈组件和所述电缆。
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