CN101339233A - 外壳内的mri系统和操作外壳内mri系统的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种安置在外壳(12)内的MRI系统，所述外壳配备有可附接到所述外壳的一组可展开隔挡物(16)，使得当所述隔挡物未展开时，所述MRI系统中的磁体(10)可以以第一磁场强度进行操作，以使得所述外壳外部的磁场(14)保持低于安全界限，当所述隔挡物(16)展开时，所述MRI系统中的所述磁体(10)可以以高于所述第一磁场强度的第二磁场强度进行操作，以使得所述隔挡物外部的所述磁场(14)保持低于所述安全界限。
Description
技术领域
本发明涉及MRI系统，尤其涉及外壳内的高磁场MRI系统以及操作外壳内MRI系统的方法。
背景技术
移动磁共振成像(MRI)系统问世已有一段时间了。MRI系统代表着相当大的财务投资，这可能超出许多社区和地方卫生局的财力。为了向这些社区提供MRI服务，一些商家提供可在某一地区使用一段时间后移动到下一地区的移动MRI系统。每个社区或地方卫生局将只要为所述移动MRI系统在当地的那段时间支付费用。移动MRI系统通常装载在铰接重型货车(HGV)的拖车上并在公路上运送。通过仔细计划和安排成像流程，MRI成像可用于原本用不到此类设施或必须安排病人去往(有时相当远)固定MRI中心的社区和地方卫生局。
举例来说，在美国和欧盟，法律对可通过例如移动MRI拖车等设备而发射到周围环境中的磁场(称为杂散磁场)的强度作出了限制。当前，最大允许的杂散磁场强度为5高斯。对于拖车安装的移动MRI系统来说，规定要求5高斯磁场强度轮廓线从拖车所在的地面直到8英尺(2.5m)都在拖车的外表面内。
当前移动MRI系统通常采用磁场强度为1.5T或更低的超导磁体。例如在美国专利申请US 2006/0186884A1中所描述的那样，可通过例如磁体内的有源屏蔽线圈等手段和铁磁屏蔽拖车壁，将此类磁体的磁场抑制在HGV的拖车主体内。
普遍认为，如果使用磁场强度增强的磁体，那么可在MRI中实现具有更高质量的图像。当前固定MRI系统常规地采用磁场强度为3T的磁体。需要在移动MRI设施中使用此类磁体。然而，已发现难以将磁场强度远超过1.5T的磁体的杂散磁场抑制在HGV拖车的尺寸内。举例来说，图1说明放置在经设计以容纳1.5T磁体的移动MRI系统拖车内的当前3T磁体所发射的杂散磁场的模型。讨论中的拖车是Medical Coaches公司的″AVANTO″型号的美国规格拖车。图1所示的最外磁场轮廓线代表5高斯磁场强度轮廓线。如图所示，所述5高斯轮廓线显著延伸超出了拖车壁，尽管拖车足以抑制1.5T磁体的磁场以使得其5高斯轮廓线落在拖车壁内。在图1所示的例子中，拖车壁甚至不能够抑制50高斯轮廓线。
一个解决方案可以是向拖车添加其它被动式屏蔽，其采用在拖车壁上安装铁板的形式。然而，已经发现由必需量的铁屏蔽所产生的额外质量将使得拖车对于道路运输来说过于沉重。另外，已知即使由例如热膨胀或风影响所引起的屏蔽材料的较小移位也将干扰磁场的稳定性。这已是用于1.5T磁体的屏蔽拖车所具有的问题，并且在引入其它屏蔽的情况下将变成更严重的问题。
另一替代方案将是增加拖车的尺寸，使得5高斯轮廓线保持在拖车壁内。这种解决方案也已发现是不实用的，因为用以运输3T磁体所需的拖车的总大小对于正常道路运输来说过大了。
其它可能的替代方案包括在磁体内提供额外的屏蔽线圈以降低磁场源处的杂散磁场。这些屏蔽线圈可以是位于低温箱中的超导线圈或安装在低温箱外部的电阻线圈。所述两个选项都很昂贵，还增加了重量，且后者将需要相当大的功率和冷却来操作。
发明内容
因此，本发明旨在以可接受的成本且在MRI系统本身没有过度复杂化的构造的情况下，提供一种用于运输移动MRI系统的实用拖车和一种操作移动MRI系统的实用方法。这种方法和拖车使得高磁场磁体(例如提供3T或更高磁场的磁体)能够用于移动MRI系统，同时遵循对杂散磁场发射的现有规定。还预期本发明的拖车和方法可容易地适合应对更高磁场强度的磁体和对杂散磁场发射更为严格的规定。
本发明因此提供在所附权利要求书中陈述的方法和系统。
附图说明
从以下通过参看附图仅以实施例方式给出的对本发明的某些实施例的描述中将容易了解本发明的上述和其它目的、优点和特征，其中：
图1展示装配有3T磁体的移动MRI系统的常规拖车的平面图和所得杂散磁场的轮廓线；
图2A展示根据本发明的装备有隔挡物的拖车的示范性实施例，其中所述隔挡物处于收起位置；
图2B展示根据本发明的装备有隔挡物的拖车的示范性实施例，其中所述隔挡物处于展开位置；以及
图3展示安装和采用根据本发明的移动MRI系统所需的操作的流程图。
具体实施方式
根据本发明，通过运输以第一磁场强度(低于其既定操作强度)操作磁体而使高磁场磁体可用于移动MRI系统。在此状态下，将拖车外部的磁场限定为保持低于安全界限(例如5高斯)。本实施例中，将引用5高斯线作为允许的最大外部磁场。当然，本发明可根据需要应用于其它强度磁场的抑制。因此，所述MRI系统可通过在拖车(且是常规大小的拖车)上使用磁屏蔽，实现在操作场所之间的运输。在特定实施例中，使能够产生3T磁场的磁体激励仅产生1.5T磁场，接着在已知用于1.5T磁体的常规拖车中运输。
当移动MRI系统到达其操作场所时，可进一步使磁体激励以产生其全部磁场(例如3T)。常规MRI拖车将不充分抑制此磁场强度。图1展示对放置在适于运输1.5T磁体的常规拖车12内的3T磁体10的模拟。如可清楚看到的那样，5高斯轮廓线14(代表最大准许的杂散磁场)显著延伸超出拖车壁。在模拟中，如所说明那样进行操作的3T磁体的5高斯磁场轮廓线延伸超出拖车侧壁和后壁大约1m，超出拖车的开放(入口)端更远。规定是不准许在此条件下进行操作的。
根据本发明的第二方面，提供可展开隔挡物以供与具有常规大小的拖车组合使用，使得当隔挡物未展开时，磁体仅可以以受移动MRI拖车充分抑制的磁场强度(例如1.5T)进行操作，当隔挡物展开时，磁体可以以未受移动MRI拖车充分抑制的较高磁场强度(例如3T)进行操作，但所述磁场强度被充分抑制在隔挡物内。提供一种联锁配置，使得在没有检测到隔挡物展开时磁体不能以较高磁场强度进行操作。
本发明的可展开隔挡物可采用许多形式，但必须经过仔细的设计，以满足规定的要求，当前要求5高斯磁场强度轮廓线从拖车所在的地面直到8英尺(2.5m)高度位于拖车的外表面内。
隔挡物可具有连续或间断的表面，只要任何间隙足够小而能够维持隔挡物的效果。除了固定到拖车上的常规屏蔽之外，隔挡物可包括或不包括磁屏蔽层。也就是说，隔挡物本身可用作磁屏蔽，或可以仅用来阻止人员和设备进入磁场超过规定准许强度的区域。
隔挡物在不使用时可存放在拖车的侧部、顶部和/或下方。所属领域的技术人员将显然明白许多合适的铰链配置和固定器。
隔挡物可(例如通过铰链或铰接臂)永久附接到拖车上，或隔挡物可在不使用时完全移除。
图2A到2B展示根据本发明的隔挡物16的示范性实施例。此类隔挡物16必须有效防止任何人员或任何设备进入隔挡物与拖车12之间的空间。
如图2A所示，隔挡物16可包括复数个安装在铰接臂18上的面板，使得当不展开时，所述面板保持抵靠着拖车的侧部，且优选通过抗干扰紧固件附接。隔挡物的存在没有显著增加拖车的外部尺寸，也没有降低拖车的内部尺寸。
当MRI系统到达工作场所准备安装时，将面板从拖车侧部解开并降低到铰接臂上的恰当位置处。如图2B所示，铰接臂用以将隔挡物的面板保持在与拖车表面相距预定距离的位置处。铰接臂18可以是可伸缩的或者能够以其它方式延伸，以提供与拖车的所需间隔d，所需间隔d由磁体强度、拖车壁所提供的屏蔽和在执行如图1所示的模拟时要考虑到的其它因素确定。当展开时，磁体的5高斯线(图1)将保持在隔挡物16内，即使其没有保持在拖车12内。可提供隔挡物的其它翼板和延伸部，从而在拖车周围提供足以将5高斯线封围到相应法律所要求的标准的完整隔挡。
依据隔挡物16将提供磁屏蔽还是仅作为物理隔挡物进行操作，其可由钢板、铝板、金属丝网或强化塑料材料等形成。其可承载广告或信息材料、警告通知、装饰或甚至伪装图案。
隔挡物16应提供有联锁机制，联锁机制在隔挡物16正确展开之前，阻止磁体10在5高斯线位于拖车12外部时进行操作。在铰接臂18正在展开的情况下，应提供联锁以确保在磁体10在5高斯线位于拖车12外部的情况下进行操作之前将铰接臂正确展开。
在某些实施例中，隔挡物可自动展开，可通电，或可手动展开。
联锁配置确保在缩回隔挡物16之前，将磁体下降到一磁场强度(例如1.5T或更低)，使得5高斯线位于拖车12的限定范围内。类似地，优选提供联锁配置以确保当磁体所在的磁场超出拖车12本身可充分抑制的磁场时或在隔挡物16展开的情况下不能驱动牵引车辆。这可通过将联锁连接到牵引车辆的防盗止动器来配置。可提供此类联锁以作为MRI系统控制器的一个特征，其通常由一台车载计算机操作，该车载计算机能够访问指示磁体磁场强度的信息。此信息通常由一个连接到MRI系统控制器的磁场传感器提供。或者，如果法律要求的话，可提供一个单独的联锁系统，其独立于MRI系统控制器，具有一个单独的磁场传感器和一个用于限制磁体中电流的装置。
本发明的隔挡物还可充当天气保护装置，例如保护拖车免受由风和阳光的影响而引起的变形。如早先提到的，拖车屏蔽的小移位可能造成磁场不稳定性。如果拖车暴露于阳光，那么屏蔽材料的热膨胀可造成此类移位，或如果拖车暴露于风中，那么机械变形可造成此类移位。可通过本发明的隔挡物16的恰当设计来降低这两种影响。
图3展示根据本发明的操作移动MRI系统的方法流程的方框图。在步骤31，完成MRI系统在某一场所的操作。在步骤32，作为关闭MRI系统的一部分，停用磁体以增加的磁场强度进行的操作，所述增加的磁场强度即为超过可充分抑制在拖车内的磁场强度。步骤33的磁场强度传感器的操作使得能够在步骤34中检测磁场的强度。如果磁场强度不低，即处于超过可充分抑制在拖车内的磁场强度，那么不采取动作。在步骤34a，例如通过照亮牵引车辆的驾驶室中安装在仪表盘上的视觉指示器，向车辆操作者显示状态。再次在步骤33读取磁场传感器。如果在步骤34中发现磁场强度为低，那么在步骤35中操作隔挡物展开联锁以使得能够移除隔挡物。在步骤36读取隔挡物展开联锁的条件，使得能够在步骤37检测隔挡物是否仍是展开的。如果指示隔挡物仍是展开的，那么不采取动作。在步骤37a，例如通过照亮牵引车辆的驾驶室中的安装在仪表盘上的视觉指示器，向车辆操作者显示状态。再次在步骤36读取隔挡物展开联锁。如果指示隔挡物不再是展开的，那么在步骤38启用牵引车辆的操作。在步骤39，移动MRI系统接着可自由行进到下一场所。
在到达下一场所时，在步骤40不展开隔挡物，且在步骤41停用磁体以增加的磁场强度进行的操作。在步骤42读取隔挡物展开联锁。系统将保持在此状态，直到在步骤40中隔挡物展开联锁指示正确展开了隔挡物为止。在步骤40a，例如通过照亮牵引车辆的驾驶室中的安装在仪表盘上的视觉指示器，向车辆操作者显示状态。此时，如果之前没有正确展开隔挡物，那么在步骤40b，例如通过与车辆的防盗止动器交互而停用牵引车辆的操作。
一旦在步骤40检测到隔挡物被展开，便可在步骤43中启用磁体以增加的磁场强度进行的操作。优选的是，在步骤44读取磁场强度传感器以监视磁场的实际强度。如果在步骤45检测到磁场强度为低，那么本方法可返回到步骤40检查隔挡物状态，以确保磁体仍被有效展开。一旦在步骤45检测到磁场强度为高，便可在步骤46启用移动MRI系统的操作。在步骤45a，例如通过照亮牵引车辆的驾驶室中的安装在仪表盘上的视觉指示器，向车辆操作者显示状态。
在一些实施例中，隔挡物可不附接到拖车上，但在此类配置中必须提供用以确保将隔挡物展开在正确位置的装置。
在改进的实施例中，隔挡物展开联锁可提供以下三个状态指示之一：“全部展开”；“部分展开”；“全部缩回”。状态“部分展开”将既不允许牵引车辆操作，也不允许磁体以高磁场强度进行操作。或者，可提供两个隔挡物展开联锁信号。在步骤36中，表示“隔挡物全部缩回？”的指示可控制牵引车辆的启用，而在步骤40中，表示“隔挡物全部展开？”的指示可用于控制磁体以高磁场强度进行操作的启用。
所述装置适用于封围空间中的任何MRI系统，并不是专用于移动单元。举例来说，MRI单元可定位在由大致空置空间包围的外壳中，例如采用停车设施的形式。磁体可维持在低磁场状态中，直到要求进行成像处理为止。此时，可在外壳周围的适当区域清除人员和设备，展开隔挡物，并将磁体提升到如上文描述的高磁场状态。
Claims (24)
1.一种安置在一外壳(12)内的MRI系统，所述外壳配备有可附接到所述外壳的一组可展开隔挡物(16)，使得：
当所述隔挡物未展开时，所述MRI系统中的磁体(10)可以以第一磁场强度进行操作，以使得所述外壳外部的磁场(14)保持低于安全界限，
当所述隔挡物(16)展开时，所述MRI系统中的所述磁体(10)可以以高于所述第一磁场强度的第二磁场强度进行操作，以使得所述隔挡物外部的所述磁场(14)保持低于所述安全界限，
其中，提供一第一联锁配置(40、41、42)，以使得所述磁体不能以高于所述第一磁场强度的磁场强度进行操作，除非检测到所述隔挡物是展开的。
2.根据权利要求1所述的MRI系统，其中，所述的那组可展开隔挡物可附接到所述外壳。
3.根据权利要求1所述的MRI系统，其中，所述的那组可展开隔挡物附接到所述外壳。
4.根据任一前述权利要求所述的MRI系统，所述MRI系统是一移动MRI系统，其中所述外壳是一拖车。
5.根据任一前述权利要求所述的MRI系统，其中，所述隔挡物具有一间断的表面。
6.根据任一前述权利要求所述的MRI系统，其中，所述隔挡物包括一磁屏蔽层。
7.根据任一前述权利要求所述的MRI系统，其中，所述隔挡物在不使用时安装在所述外壳的侧部、顶部和/或下方。
8.根据任一前述权利要求所述的MRI系统，其中，所述隔挡物是自动展开的。
9.根据任一前述权利要求所述的MRI系统，其中，提供有一第二联锁配置(34、35、36)，以确保在所述隔挡物(16)缩回之前所述磁体(10)以所述第一磁场强度或更低的磁场强度进行操作。
10.根据权利要求4或权利要求4的任一从属权利要求所述的MRI系统，其中，提供有一其它联锁配置，以确保在下列情况下不能驱动牵引车辆：
在所述磁体正以高于所述第一磁场强度的磁场强度进行操作时，或在所述隔挡物至少部分展开的情况下。
11.根据任一前述权利要求所述的MRI系统，其中，所述的那个联锁配置或所述的那些联锁配置中的每一个独立于MRI系统控制器，具有一单独的磁场传感器和一用于限制所述磁体中的电流的装置。
12.根据任一前述权利要求所述的MRI系统，其中，所述隔挡物还充当天气保护装置，保护所述拖车免受由风和阳光的影响所引起的变形。
13.一种操作一外壳(12)内的MRI系统的方法，包括以下步骤：
给所述外壳(12)提供一组可展开隔挡物(16)；
当所述隔挡物未展开时，以第一磁场强度操作所述MRI系统中的磁体(10)，以使得拖车外部的磁场保持低于安全界限；
当所述隔挡物展开时，以高于所述第一磁场强度的第二磁场强度操作所述MRI系统中的磁体(10)，以使得所述隔挡物外部的所述磁场保持低于所述安全界限，
其中，防止所述磁体以高于所述第一磁场强度的磁场强度进行操作(41)，除非检测到所述隔挡物是展开的(40、42)。
14.根据权利要求13所述的操作MRI系统的方法，其中，所述的那组可展开隔挡物可附接到所述外壳。
15.根据权利要求13所述的操作MRI系统的方法，其中，所述的那组可展开隔挡物附接到所述外壳。
16.根据权利要求13到15中任一权利要求所述的方法，其中，所述MRI系统是一移动MRI系统，且所述外壳是一拖车。
17.根据权利要求13到16中任一权利要求所述的方法，其中，所述隔挡物充当所述磁体的磁屏蔽。
18.根据权利要求13到17中任一权利要求所述的方法，其中，所述隔挡物在不使用时安装在所述外壳的侧部、顶部和/或下方。
19.根据权利要求13到18中任一权利要求所述的方法，其中，所述隔挡物是自动展开的。
20.根据权利要求13到19中任一权利要求所述的方法，其中防止所述隔挡物缩回(35)，除非检测到所述磁体正以所述第一磁场强度或更低的磁场强度进行操作(33、34)。
21.根据权利要求16或权利要求16的任一从属权利要求所述的方法，其中，防止在下列情况下驱动牵引车辆：
在所述磁体正以高于所述第一磁场强度的磁场强度进行操作时，或
在所述隔挡物至少部分展开的情况下。
22.根据权利要求13到21中任一权利要求所述的方法，其中，所述隔挡物还充当天气保护装置，保护所述拖车免受由风和阳光的影响所引起的变形。
23.一种大体上如附图2A到2B中所描述和/或说明的MRI系统。
24.一种大体上如附图3中所描述和/或说明的操作MRI系统的方法。
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