CN102781311B - 分体式磁共振成像系统 - Google Patents

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Abstract

一种磁共振成像（MRI）系统，包括具有由间隙分隔的一对MRI磁体壳的分体式磁体系统。一对主MRI磁体布置在各自的MRI磁体壳内。多个支持组件连接至MRI磁体壳。部分或全部支持组件具有至MRI磁体壳的可拆御的连接件。这允许MRI系统的部分分解，用于改善重新安置MRI系统的运输和可操作性。MRI系统包括位于间隙中的用于支撑放射治疗系统的台架。并且可拆卸的支持组件能被应用于一对MRI磁体壳之间的外壳导管，例如电缆和流体导管。

Description

分体式磁共振成像系统
相关申请
本申请要求2010年2月24日申请的名称为“分体式磁共振成像系统(Split MRI System)”的美国临时申请61/307,665号的权益，其内容通过引用被结合在此。
技术领域
本申请涉及磁共振成像（MRI）系统，特别是包含有分体式主磁体的磁共振成像系统。
背景技术
磁共振成像（MRI）或核磁共振成像（NMRI）是基本的医学成像技术，最常用于放射学来显像身体的内部结构与机能。例如，E.MARKHAACKE等人著写的“磁共振成像：物理原理和序列设计（MAGNETICRESONANCE IMAGING:PHYSICAL PRINCIPLES AND SEQUENCEDESIGN）（Wiley-Liss 1999）”中描述了MRI，其内容通过引用结合在此。
当今存在着多种MRI系统，并且有着广泛的应用。然而这些系统都包含大型部件，使得它们难以移动和安装，特别是在现有的空间中，其中出入口例如可用的门和门厅提供了有限的可操作性。。
因此可以理解，存在有利条件来改进MRI系统，以便使这些系统更易于移动和安装，而不会损害MRI系统功能的质量。
发明内容
本申请公开的是一种具有分体式磁共振成像构造的磁共振成像系统，与现有分体式磁共振成像系统相比，其可更容易地被重新定位和安装。所公开的磁共振成像系统被优化构造，以致其可被分拆、移动，然后安装到现有设备和屏蔽拱顶之中。
本发明公开的内容包括一种磁共振成像（MRI）系统，其包括由磁共振成像磁间隙分隔的第一磁共振成像磁体壳和第二磁共振成像磁体壳，具有布置在第一磁共振成像磁体壳内的第一主磁共振成像磁体和布置在第二磁共振成像磁体壳内的第二主磁共振成像磁体。多个支持组件和/或它们的支持子组件连接至第一和第二磁共振成像磁体壳。多个支持组件和/或子组件中的至少一个可拆卸地连接至第一和第二磁共振成像磁体壳的至少一个。
在一些具体实施例中，多个支持组件中的至少一个可拆卸地连接至第一和第二磁共振成像磁体壳两者上。
在一些具体实施例中，多个支持组件中的至少一个包括连接至第一磁共振成像磁体壳的第一支持子组件，以及连接于第二磁共振成像磁体壳的第二支持子组件。在这些具体实施例中，支持组件还包括中央支持连接器，其可拆卸地连接至第一和第二支持子组件上。而且在这些实施例中，当第一支持子组件连接至第一磁共振成像磁体壳时，第一支持子组件从第一磁共振成像磁体壳的外表面径向延伸，以及当第二支持子组件连接至第二磁共振成像磁体壳时，第二支持子组件从第二磁共振成像磁体壳的外表面径向延伸。
在一些具体实施例中，磁共振成像系统还包括位于磁共振成像磁间隙中的台架。台架可支撑放射治疗装置或其它干预治疗装置。
在一些具体实施例中，磁共振成像系统还包括冷却系统，其包括用于传送冷却剂的流体导管，冷却剂用于冷却第一和第二主磁共振成像磁体。流体导管经由可拆卸地连接的支持组件中的至少一个，从第一磁共振成像磁体壳内延伸至第二磁共振成像磁体壳内。
在一些具体实施例中，磁共振成像系统还包括供电系统，其包括用于向第一和第二主磁共振成像磁体提供电能的电缆。电缆经由可拆卸地连接的支持组件中的至少一个，从第一磁共振成像磁体壳内延伸至第二磁共振成像磁体壳内。
第一和第二磁共振成像磁体壳基本上为圆筒形，以便在磁共振成像系统中容纳治疗床，用于支撑患者经受磁共振成像造像和/或其它涉及磁共振成像系统的医学治疗。
附图说明
本发明的各特征、内容和具体实施例将结合附图进行描述，其中：
图1A-1C所示的是分体式磁体MRI系统的第一实施例的透视图；
图2A-2C所示的是分体式磁体MRI系统的第二实施例的透视图；以及
图3所示的是本申请公开的分体式磁体MRI系统的简化框图。
具体实施方式
图1A至1C示出了分体式磁体MRI系统100的透视图。图1A示出了MRI系统100的完全组装图，图1B示出了MRI系统100的部分分解图，以及图1C示出了MRI系统100的进一步的分解图。
MRI系统100具有分体式MRI构造，与现有的MRI系统相比，其可更容易地被重新定位和安装。所公开的MRI系统100被优化构造，使得其可被分拆、移动，然后安装到现有设备和屏蔽拱顶之中。MRI系统100包括第一和第二圆筒形的主MRI磁体壳102a和102b，各自地用于容纳相应的圆筒形的超导MRI主磁体101a和101b（如图3所示）。MRI主磁体101a和101b可被操控，以在视场（FOV）中产生均匀磁场用来成像，其通常以两个磁体壳102a和102b之间的间隙104为中心，用来对位于治疗床103上的患者成像。
MRI主磁体壳102a和102b通过支持组件105a-105c被支撑并互相连接。按照各个实施例，支持组件105a-105c机械地、热力地和/或电气地连接MRI主磁体101a和101b，用来改进MRI主磁体101a和101b的性能，并承受主磁体102a和102b之间的作用力。
支持组件105a-105c包括从磁体壳102a和102b中径向向外延伸的支持子组件106a-106f，以及连接相应的支持子组件106a-106f对组的支持连接器108a-108c。更具体地说，支持组件105a包括由支持连接器108a连接的支持子组件106a和106b；支持组件105b包括由支持连接器108b连接的支持子组件106c和106d；以及支持组件105c包括由支持连接器108c连接的支持子组件106e和106f。
最佳地如图1B和1C所示，支持组件105a和105b的支持子组件106a-106d是可从磁体壳102a和102b上拆卸下来的，而支持子组件106e和106f则是永久地连接于磁体壳102a和102b上。但是，所有三个支持连接器108a-108c都是可从相应的支持子组件106a-106f上拆卸的。
支持子组件106a-106d使用已知的可拆卸的连接装置可拆卸地连接到磁体壳102a和102b上，可拆卸的连接装置例如为已知的连接硬件，比如包括螺钉和/或螺母和螺栓。相反，支持子组件106e和106f则各自永久地连接于磁体壳102a和10b上。例如，支持子组件106e和106f可被焊接在相应的磁体壳102a和102b上，或者利用胶粘剂或其它永久性粘贴装置粘贴在其上。
支持连接器108a-108c使用已知的可拆卸的连接装置可拆卸地连接到相应的支持子组件106a-106f对组上，可拆卸的连接装置例如为已知的连接硬件，比如包括螺钉和/或螺母和螺栓。
尽管图示的实施例包括三个支持组件105，其中两个包括可拆卸的支持子组件106对组，这仅仅是多个可能的实施例中的一个。替换的实施例可包括n个支持组件105，其中n可以是任何大于或等于2的整数，并且其中从2至n的任意数量的支持组件105可包括至少一个可拆卸的支持子组件106。换言之，替换的实施例可包括任意数量的支持组件105，其中一些或所有支持组件105可包括至少一个可拆卸的支持子组件106。
至于是否构建可拆卸地连接于外壳102或永久地连接于外壳102的支持子组件106，可根据在以下因素如便携性和易于安装中获得平衡来确定。通过使得支持子组件106可拆卸，MRI系统100可被分解成为比完全组装好的MRI系统100更便于携带的部件。另一方面，可拆卸的组件可在总装中需要的步骤中添加，因此期望永久地连接至少一些支持子组件，例如支持子组件106e和106f，同时使得其余支持子组件106a-106d是可拆卸的，以便改善便携性。
例如，拆除横向延伸的支持子组件106a和106c，允许MRI外壳102a和其余向上延伸的支持子组件106e能被更容易地移动穿过现有结构的门厅和门口。
再参看图2A-2C，可替换的MRI系统被图示为MRI系统200。MRI系统200包括类似于结合MRI系统100描述的那些元件，因此同样的元件保持有同样的元件附图标记。
MRI系统200还包括位于间隙104处的台架202。台架202可用于支撑放射治疗装置204。MRI系统200可包括这样的系统，例如能够定位所研究的机体结构、造像显影辐射处理平面图以及在辐射处理期间成像，以便校正患者移动的治疗应用。例如，MRI系统200可包括如Co60辐射源或线性电子加速器（LINAC）这样的辐射源，由台架202支撑，台架202比如公开在Dempsey的美国专利申请公开号2005/0197564中，名称为“用于实现适形放射治疗而同时对软组织成像的系统（System for DeliveringConformal Radiation Therapy While Simultaneously Imaging Soft Tissue）”，其全部内容通过引用结合在此，和/或比如公开在Shvartsman等人的美国专利申请公开号2011/0012593中，名称为“用于线性加速器和MRI装置互相屏蔽的方法及设备（Method and Apparatus for Shielding a LinearAccelerator and a Magnetic Resonance Imaging Device From Each Other）”，其全部内容通过引用结合在此。
因此在一些实施例中，台架202可被用来支撑MRI主磁体对组之间的间隙中的放射治疗装置204。位于间隙中的放射治疗装置204可以将放射束传递至成像FOV内的放射治疗等中心点，而没有MRI磁体的显著衰减。支持组件105a-105c可以围绕放射治疗单元的外侧延伸，使之清晰以便不干扰或妨碍放射治疗射束。
MRI系统的台架202、MRI主磁体外壳102a和102b和支持组件105a-105c可以构造成能够被分解，以便易于安装到设计用于放射治疗的已有的线性加速器或钴线疗法拱顶。在一些实施例中，结合图1A-1C，如上所述，某些或全部支持组件，或者其部件可以被拆御。例如，可以有n个支持组件，其中n可以是大于或等于2的整数。
支持组件可以有冷连接或者室温隔离支撑件，具有至低温恒温器的轴悬吊带206。低温恒温器的直径可以稍微大点，以便包容这一悬吊件。
放射治疗装置204的辐射源例如可以是来自加速器，例如LINAC，或者来自钴-60（60Co）这样的放射源。放射线可以以均匀射束的形式发送，或者调制形成方案需要的放射线。这包括引导射束、过滤射束、打开和关闭射束，以及利用准直器整形射束。成像可以在放射线发送的同时进行，从而允许打开和关闭射束来防止移动过程中发送，移动过程中发送将损害发送的质量，并且记录用于患者的机体的辐射剂量的测量容量。
期望将放射线引导至患者，而不会干扰不均匀的放射线衰减结构，该结构例如为位于放射源和患者之间的磁体或梯度线圈。具有中央间隙的现有MRI单元没有包含辐射治疗装置，并且它们的半块磁体之间的支撑件接近成像量。本发明公开的MRI系统的一个有利特征就是超导MRI磁体具有中央间隙104，以允许辐射治疗。已经提出让放射束穿过磁体，但是这与从放射源到患者这样的毫无阻碍的路径相比，是更不期望的。
参见图3，所公开的MRI系统100和200可以配置成各种实施例，其中各导管按一定路线通过一个或多个支持组件105。如图3所示，例如，可拆御的支持组件105a可用于容纳在第一和第二MRI磁体壳102a和102b之间延伸的电缆和/或流体导管。各电缆和/或流体导管可以额外地和/或可选地按一定路线通过支持组件105b和/或105c。应该注意到，虽然图3示出的是MRI系统200，但是图3的描述可以同等地应用于MRI系统100。
在一些实施例中，MRI系统200可包含冷却系统302，该冷却系统302例如包含低温恒温器。冷却系统302可包括输送冷却剂的流体导管304，用于冷却主MRI磁体101a和101b。流体导管304可包括一组连接器306，其可包括各种已知的流体导管连接器中的任何一种，位于处在或接近支持组件105a的分解点上的各个位置上。这允许流体导管304在支持组件105a的拆除和分解的过程中断开，然后在重新组装支持组件105a并且重新连接支持组件105a和主MRI磁体壳102a和102b的过程中再连接。
MRI系统200还包括供电/控制系统310，其可以包含各种电子和/或控制系统，例如控制主MRI磁体101a和101b在斜升（ramp up）和斜降（rampdown）期间对其供电，和/或对主MRI磁体101a和101b发送各种其它操作控制信号。供电系统310包括电缆314，其输送电信号和/或各种控制信号，来给主MRI磁体101a和101b供电和/或控制其操作。电缆314可以包括一组连接器316，其可以为各种已知的电气连接件中的任何一种，位于处在或接近支持组件105a的分解点的各个位置上。这允许流体导管314在支持组件105a的拆除和分解的过程中断开，然后在重新组装支持组件105a并且重新连接支持组件105a和主MRI磁体壳102a和102b的过程中再连接。
在一些实施例中，供电/控制系统310可包括单个电源，其可以被操控来对主MRI磁体101a和101b两者提供电能。例如，供电/控制系统310可包括单个电源，其可以被操控来对主MRI磁体101a和101b的斜升和斜降操作过程中提供电能。
在现有系统中，每个MRI磁体接收来自相应的电源的电能。在电能上升期间，大多数情况优选以同时进行的方式对每一MRI磁体电能斜升。然而，在MRI系统的主磁场中的不均匀性是由于至各个主MRI磁体的电流的差引起的。理想地，在MRI磁体中电流应该是相同的，或者非常接近相同，所以利用能够产生磁场来修正在主磁场中的不均匀性的匀磁（shim）线圈进行匀磁。
相反，由于本发明的MRI系统从单个电源310向MRI磁体101a和101b两者提供电能，至两个MRI磁体101a和101b的电流中的差异大大减少，从而与现有的分别给每个MRI磁体供电的MRI系统比起来，减少了MRI系统的主磁场中的不均匀性。因此，本发明的MRI系统可以更容易地进行匀磁。
MRI系统100和200的实施例还包括射频和梯度线圈的各种配置，通常如线圈320所示。线圈320的具体的实施例和描述公开在Shvartsman等人的美国专利申请序列号12/951,976中，其名称为“自我屏蔽的梯度线圈（Self-shielded Gradient Coil）”，其全部内容通过引用结合在此。例如，线圈320包括梯度线圈，其包括与间隙104和台架202对齐的间隙，用于防止放射治疗射束的衰减。梯度线圈还在电子器件中有间隙，以防止放射治疗射束通过导线衰减，但是有薄的均匀衰减线圈架（former）来机械地支撑线圈。梯度线圈还在屏蔽线圈而不是初级线圈的电子器件中具有间隙，以此限制放射治疗射束通过导线衰减，但是梯度线圈可以具有补偿材料来产生均匀的衰减。梯度线圈还可以在屏蔽线圈而不是初级线圈的电子线路中具有间隙，以此限制放射治疗射束通过导线衰减，但是梯度线圈可以具有补偿材料来产生均匀的衰减，并具有带有例如铝这样的较低的原子序数的导体，来限制衰减。
优选地，主MRI磁体101a和101b的内径允许放射治疗装置204的放射源可被支撑在标称半径为1m的台架202上，这个值是目前放射治疗处理系统的优选距离。主MRI磁体101a和101b可以设置成使得由放射治疗装置204发出的放射治疗射束在进入MRI系统的时候不会射到主MRI磁体101a和101b，从而防止放射治疗射束由于散射在MRI线圈320上引起的衰减和退化。在一些实施例中，主MRI磁体101a和101b以及梯度线圈320可以设置成使得由放射治疗装置204发出的放射治疗射束在进入MRI系统的时候不会射到主MRI磁体101a和101b、或梯度线圈320，从而防止放射治疗射束由于散射在MRI线圈320或梯度系统上引起的衰减和退化。
尽管根据本发明的原理，上面已经描述了各个实施例，但是应该清楚，这些实施例只是作为示例提出，而不是限制性的。因此，本发明的广度和范围不应该受以上描述的示例性的实施例的任一个所限制，而是应该仅依照公开内容提出的权利要求及其等同形式来限定。而且，以上优点和特征体现在所描述的实施例中，但是不应该将这些公开的权利要求的应用限制在实现以上优点的任何一个或全部的程序和结构上。
此外，此文的章节标题是为了与37 C.F.R.1.77中的建议一致或者为了提供组织的线索而提供的。这些标题不应该限制或表征在从本发明公开中提出的任何权利要求中陈述的本发明。具体地和举例来说，虽然标题指的是“技术领域”，但是依照该标题所选择的语言不应该将这些权利要求限于描述所谓的技术领域。此外，在“背景技术”中描述的技术不能被认为是承认该技术为在公开内容中的任何发明的现有技术。“发明内容”也不能被认为是在提出的权利要求中阐述的本发明的特征。而且，在该公开内容中指明的任何单数形式的“发明”不应该用于表示在该公开内容中只有单个新颖点。根据该公开内容提出的多个权利要求的限制，可能阐述多个发明，并且这些权利要求相应地限定由此保护的发明及其等同形式。在全部情况下，这些权利要求的范围应该根据该公开内容基于其自身的优点来考虑，而不应该被文中列出的标题所限制。

Claims (18)

1.一种磁共振成象(MRI)系统，包括∶
由磁共振成像磁间隙沿着系统的纵轴分隔的第一磁共振成像磁体壳和第二磁共振成像磁体壳，该磁共振成像磁间隙位于第一磁共振成像磁体壳和第二磁共振成像磁间隙磁体壳的中央，第一磁共振成像磁体壳和第二磁共振成像磁体壳均包括内部；
布置在第一磁共振成像磁体壳的内部并且由第一磁共振成像磁体壳包围的第一主磁共振成像磁体；
布置在第二磁共振成像磁体壳的内部并且由第二磁共振成像磁体壳包围的第二主磁共振成像磁体；
连接至第一磁共振成像磁体壳的外表面的第一多个支持子组件；
连接至第二磁共振成像磁体壳的外表面的第二多个支持子组件；以及
多个中央支持连接器，每一个中央支持连接器配置成可拆卸地连接到第一多个支持子组件的相应的一个上，以及可拆卸地连接到第二多个支持子组件的相应的一个上；
其中第一多个支持子组件的至少一个和第二多个支持子组件的至少一个包括一个或多个导管按一定路线通过其中的内部，并且
其中，第一多个支持子组件和第二多个支持子组件均包括：
以横向延伸的方式可拆卸地连接在相应的磁共振成像磁体壳的外表面的第一位置处的第一支持子组件；
以横向延伸的方式可拆卸地连接在相应的磁共振成像磁体壳的外表面的第二位置处的第二支持子组件；和
以向上延伸的方式连接在相应的磁共振成像磁体壳的外表面的第三位置处的第三支持子组件；
其中，第一位置、第二位置和第三位置在磁共振成像磁体壳上彼此间隔开。
2.如权利要求1所述的磁共振成像系统，还包括位于磁共振成像磁间隙中的台架。
3.如权利要求2所述的磁共振成像系统，还包括由台架支撑的放射治疗装置。
4.如权利要求1所述的磁共振成像系统，还包括冷却系统，所述冷却系统包括用于输送冷却剂的流体导管，所述冷却剂用于冷却第一主磁共振成像磁体和第二主磁共振成像磁体。
5.如权利要求4所述的磁共振成像系统，其中所述流体导管通过按一定路线通过至少一个可拆卸连接的第一多个支持子组件的内部和按一定路线通过至少一个可拆卸连接的第二多个支持子组件的内部，从第一磁共振成像磁体壳的内部延伸到第二磁共振成像磁体壳的内部。
6.如权利要求1所述的磁共振成像系统，还包括供电系统，所述供电系统包括用于向第一主磁共振成像磁体和第二主磁共振成像磁体提供电能的电缆。
7.如权利要求6所述的磁共振成像系统，其中所述电缆通过按一定路线通过至少一个可拆卸连接的第一多个支持子组件的内部和按一定路线通过至少一个可拆卸连接的第二多个支持子组件的内部，从第一磁共振成像磁体壳的内部延伸到第二磁共振成像磁体壳的内部。
8.如权利要求1所述的磁共振成像系统，其中第一多个支持子组件的每一个从第一磁共振成像磁体壳的外表面径向延伸。
9.如权利要求1所述的磁共振成像系统，其中第二多个支持子组件的每一个从第二磁共振成像磁体壳的外表面径向延伸。
10.如权利要求1所述的磁共振成像系统，其中第一共振成像磁体壳和第二磁共振成像磁体壳基本上为圆筒形，以使得系统的治疗床延伸穿过第一磁共振成像壳和第二磁共振成像壳的中心。
11.一种磁共振成象(MRI)系统，包括∶
由磁共振成像磁间隙分隔的第一磁共振成像磁体壳和第二磁共振成像磁体壳，并且第一磁共振成像磁体壳和第二磁共振成像磁体壳均包括内部；
布置在第一磁共振成像磁体壳的内部的第一主磁共振成像磁体；
布置在第二磁共振成像磁体壳的内部的第二主磁共振成像磁体；以及
连接至第一磁共振成像磁体壳和第二磁共振成像磁体壳的外表面的多个支持组件；
其中，所述多个支持组件均包括：
第一支持组件，其包括以横向延伸的方式可拆卸地连接在各自的磁共振成像磁体壳的外表面的第一位置处的两个支持子组件；
第二支持组件，其包括以横向延伸的方式可拆卸地连接在各自的磁共振成像磁体壳的外表面的第二位置处的两个支持子组件；和
第三支持组件，其包括以向上延伸的方式连接在各自的磁共振成像磁体壳的外表面的第三位置处的两个支持子组件；
其中，第一位置、第二位置和第三位置在各个磁共振成像磁体壳上彼此间隔开。
12.如权利要求11所述的磁共振成像系统，还包括位于磁共振成像磁间隙中的台架。
13.如权利要求12所述的磁共振成像系统，还包括由台架支撑的放射治疗装置。
14.如权利要求11所述的磁共振成像系统，还包括冷却系统，所述冷却系统包括用于输送冷却剂的流体导管，所述冷却剂用于冷却第一主磁共振成像磁体和第二主磁共振成像磁体。
15.如权利要求14所述的磁共振成像系统，其中所述流体导管通过按一定路线通过至少一个可拆卸地连接的支持子组件的内部，从第一磁共振成像磁体壳的内部延伸到第二磁共振成像磁体壳的内部。
16.如权利要求11所述的磁共振成像系统，还包括供电系统，所述供电系统包括用于向第一主磁共振成像磁体和第二主磁共振成像磁体提供电能的电缆。
17.如权利要求16所述的磁共振成像系统，其中所述电缆通过按一定路线通过至少一个可拆卸地连接的支持子组件的内部，从第一磁共振成像磁体壳的内部延伸到第二磁共振成像磁体壳的内部。
18.如权利要求11所述的磁共振成像系统，其中第一磁共振成像磁体壳和第二磁共振成像磁体壳基本上为圆筒形，以使得系统的治疗床延伸穿过第一磁共振成像壳和第二磁共振成像壳的中心。
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