CN102803982A - 用于以给出图像的方式检测头部区域的mrt系统的磁场单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于以给出图像的方式检测作为要摄像区域的头部区域的MRT系统（18）的磁场单元（1），其包括至少一个用于产生主磁场的永久磁体（2）、用于产生梯度场的设备（3）以及至少一个用于产生和接收高频的线圈（4）。所述磁场单元（1）如此被固定在支架（19）处，使得磁场单元（1）的纵轴（A）与在垂直方向上延伸的轴围成最大±45°的角并且可如此相对彼此调节磁场单元（1）和患者（P），使得可以将磁场单元（1）置于围绕患者（P）的头部的位置。

Description

用于以给出图像的方式检测头部区域的MRT系统的磁场单元
技术领域
本发明涉及一种用于以给出图像的方式检测作为要摄像区域的头部的一部分的MRT系统的磁场单元，其中磁场单元包括至少一个永久磁体、用于产生梯度场的设备和至少一个用于产生和接收高频的线圈。
背景技术
在牙科学领域中，迄今仅非常有限地使用磁共振断层摄影。这主要是在于安装和运行的高成本以及在于受限制的牙齿的临床有关的图像信息。
而如例如能够利用从EP 0 632 994 A1中公知的设备进行的X射线摄像广泛流行。在那里公开了用于生成身体部分、例如颌骨的X射线摄像的X射线诊断设备，其中行探测器摄像机和正相反相对布置的射线源可以同步地围绕要摄像的对象移动。
用于产生图像的磁共振断层摄影的应用相对于传统的X射线摄像具有以下优点，即患者不必遭受具有X射线的射线负荷。
从EP 1876 462 A1中例如公知用于试样的电子自旋共振检查的磁体系统，该磁体系统围绕试样空间布置并且在试样空间内部产生具有可变场强的磁场。
从P. M. Jakob的文章“In Vivo MRI-based Dental Impression Using an Intraoral Rf Receiver Coil”（出版于Concepts in Magnetic Resonance Part B, Magnetic Resonance Engineering, Vol. 33 B(4) 244-251, 2008）中，公知用于MRT系统的高频的接收线圈，所述接收线圈可引入到患者的嘴中并且能够被使用在常规的MRT装置中。由此可以对接收线圈尽可能靠近要摄像的对象、也即颌骨和/或牙齿地来定位，其中颌骨区域的摄像的质量可以利用常规的MRT装置来改善。
发明内容
本发明的任务是提供MRT系统的在其系统构架方面匹配的成本低的磁场单元，所述磁场单元能够尤其在牙科学领域中实现对磁共振断层摄影的有意义的使用。
用于以给出图像的方式检测作为要摄像区域的头部区域的MRT系统的本发明磁场单元包括至少一个用于产生主磁场的永久磁体、用于产生梯度场的设备以及至少一个用于产生和接收高频的线圈，并且如此被固定在支架处，使得磁场单元的纵轴与在垂直方向上延伸的轴围成最大±45°的角度并且可如此相对彼此调节磁场单元和患者，使得可以将磁场单元置于围绕患者的头部的位置中。
MRT系统的本发明磁场单元的垂直取向的优点是，患者可以以坐着或站着的方式被测量并且不必躺下。由此甚至存在以下可能性，即在测量期间将患者定位在牙医椅上，所述牙医椅在每个牙医诊所中存在。
有利地，由磁场单元至少部分地限制的体积具有最大相应于标准头部的直径两倍的直径。由此保证，患者的头部能够良好地被定位在磁场单元内，但是所述磁场单元尽可能紧凑地被构建。由于紧凑性而需要尽可能少的磁性材料，这使成本保持得小并且达到尽可能小的重量，这允许特别容易的可操作性。
有利地，所产生的主磁场的均质区域至少如此大，使得该均质区域覆盖定位在磁场单元中的标准头部的下面15cm。因此保证，能够对患者的颌骨区域进行MRT摄像。
有利地，永久磁体在垂直于其纵轴的横截面上具有闭合的形状，其中在由永久磁体包围的体积内构造主磁场的三维均质区域。
因此例如可以为永久磁体选择Halbach几何形状。这使得能够以对磁性材料的小需求和以设备的相应小的重量产生主磁场。闭合的几何形状此外导致，主磁场的散射场小。
有利地，闭合的形状长长于宽。由此，产生同样具有微长的形状的均质区域，由此可以使该均质区域与患者的颌骨区域重叠，并且可以使永久磁体的总规模和从而也使所使用的磁性材料的量保持得尽可能小。由此可以不仅节省成本和空间，而且也由于较小的重量而简化磁场单元的运动。
有利地，闭合的形状如此围绕患者布置，使得患者的垂直轴、也即通过法兰克福水平面（Frankfurter Horizontalen）的平面重心的轴与主磁场的均质区域的垂直于纵轴的截面的平面重心隔有距离。
因为要测量的区域、也即患者的颌骨区域与患者的垂直轴隔有距离，所以实现了磁场的均质区域与颌骨区域的尽可能大的重叠。
有利地，主磁场的均质区域的与纵轴垂直的截面的平面重心与由永久磁体包围的体积的与纵轴垂直的截面的平面重心一致。
由此可以为永久磁体选择相当简单的几何形状，例如具有点对称于所包围的面的平面重心的壁厚的椭圆形。因此也需要较少的磁体材料，由此可以更成本低地并且以更小的重量来制造该设备。
有利地，闭合的形状如此围绕患者布置，使得患者的垂直轴与由永久磁体包围的体积的垂直于纵轴的截面的平面重心隔有距离。
由此可以为磁场的围绕所包围体积的截面的平面重心布置的均质区域实现与患者的要测量的颌骨区域的尽可能大的重叠。
有利地，主磁场的均质区域的垂直于纵轴的截面的平面重心与由永久磁体包围的体积的垂直于纵轴的截面的平面重心隔有距离。
这使得能够将患者在永久磁体的闭合的形状内定位在中心并且尽管如此仍能够获得均质区域与患者的要测量的颌骨区域的大的重叠。
有利地，闭合的形状如此围绕患者布置，使得患者的垂直轴与由永久磁体包围的体积的垂直于纵轴的截面的平面重心的位置一致或靠近于该位置，使得与患者的垂直轴隔有距离的要摄像区域与主磁场的均质区域的位置一致。
患者的中心定位使得能够使永久磁体的规模保持尽可能小，由此可以实现较低的成本以及较小的重量。
总之，重要的是，可将要测量的区域尽可能完全定位在主磁场的均质区域中。于是由此得出患者与主磁场的均质区域的相应需要的相对定位，并且根据主磁场在磁场单元内的位置也得出患者与磁场单元的需要的相对位置。
如果应该测量患者的颌骨区域，则涉及患者头部的与患者的垂直轴隔有距离的区域。如果如此定位患者，使得颌骨区域尽可能完全位于主磁场的均质区域中，则因此患者的垂直轴在所有情况下均与垂直于磁场单元纵轴的面的平面重心隔有距离。根据主磁场的均质区域是否定位在中心或者更可能定位在磁场单元的边缘处，因此必须将患者推移到磁场单元的中心，也即使患者的垂直轴与磁场单元的纵轴隔有距离，或在磁场单元中恰好定位在中心。
有利地，可以借助于铰链使磁场单元相对于支架围绕水平轴倾斜。
由此可以使患者的要测量的颌骨区域更好地与永久磁体的磁场的均质区域重叠。
有利地，设置至少两个经由轭连接的用于产生主磁场的永久磁体，所述永久磁体围绕要摄像的区域布置。
这种对一侧开放的结构方式能够实现对患者的简单定位，所述患者必要时甚至在摄像期间具有自由的视场。此外，因此可以产生磁场的更大的均质区域和从而产生更大的可测量区域。
有利地，磁场单元具有用于固定患者的头部的设备和/或牙垫。这样的设备例如可以包括额头设备和/或耳承（Ohroliven）并且防止患者的要测量的区域在测量期间移动。牙垫也可以防止或至少限制相应的移动。
有利地，用于产生梯度场的设备和/或用于产生和/或接收高频的线圈被安装在用于固定的设备处。
将用于产生梯度场的设备安装在用于固定的设备处具有的优点是，所述用于产生梯度场的设备在测量期间固定地与要测量的区域连接，也即与该要测量的区域相同地移动，这提高了位置分辨率的精度。通过在用于固定的设备处设置用于接收高频的线圈，该线圈在测量期间非常靠近于要测量的对象，由此提高测量信号的信噪比。如果将用于接收高频的线圈也用于发送，则可以节省用于发送高频的附加线圈。
有利地存在至少一个用于接收高频的线圈，该线圈可被引入到患者的嘴中。
由此，用于接收高频的线圈尽可能靠近于要测量的对象，也即患者的颌骨区域，这提高了测量信号的质量。
有利地，磁场单元具有可移动的屏蔽设备，其中可使所述屏蔽设备如此围绕磁场单元和在磁场单元处定位的患者，使得尽可能没有HF频率能够从外侵入到屏蔽设备内的区域中。由此提高测量信号的质量。
有利地，磁场单元具有用于均衡主磁场干扰的均衡线圈系统。由此可以均衡主磁场的干扰，所述干扰例如也可能由患者引起。例如也可能的是，例如出于成本原因或结构情况容忍和用均衡线圈系统补偿利用该设备产生的主磁场的均质性的限制。
有利地，磁场单元在垂直方向上可移动地安装在三脚架处。
由此，可以使永久磁体围绕在磁场单元下坐着或站着的患者。此外，可以使磁场单元在垂直方向上的位置与患者的大小匹配。
附图说明
在附图中示出本发明的多个实施例。其中：
图1示出本发明的磁场单元，
图2A、B示出通过图1的磁场单元的剖面，
图3示出用于将患者固定在图1的磁场单元内的设备，
图4示出图1的磁场单元的永久磁体，
图5示出图1的配备有铰链的磁场单元，
图6A、B示出本发明磁场单元的另一变型方案。
具体实施方式
在图1中作为侧视图描绘了包括本发明磁场单元1和控制单元17的MRT系统18。磁场单元1具有多个用于产生主磁场的带有闭合形状的永久磁体2以及用于产生梯度场的由多个线圈组成的设备3和用于产生和接收高频的线圈4。用于产生梯度场的设备3和用于产生和接收高频的线圈4的示例性布置在图2A中可以看出，该图2A示出本发明磁场单元1的剖面。用于产生梯度场的设备3的线圈和至少一个用于产生和接收高频的线圈4在此布置在多个永久磁体2的中间空间中。但是用于产生梯度场的设备3的线圈以及至少一个用于产生和接收高频的线圈4也可以布置在圆柱体上或者分别集成在圆柱形层中并且布置在永久磁体2的指向内的侧上。在图2B中概绘了具有闭合形状的多个永久磁体2内的线圈的这样的布置。
为了均衡主磁场的干扰，此外还可以设置均衡线圈系统16，所述均衡线圈系统例如可以由同样布置在永久磁体内的圆柱体上的线圈组成，如在图2B中所示或如在图2A中所示，可以布置在多个永久磁体2之间的中间空间中。
为了防止由环境对系统的干扰，可以如在图2A中所示设置屏蔽设备21，所述屏蔽设备21不仅将磁场单元1而且将被定位的患者完全包围在内部空间中，并且相对于来自环境的电磁辐射屏蔽该内部空间。
磁场单元1在作为三脚架5所构造的支架19处在垂直方向上经由导向装置6可推移地被安装。三脚架5可以或者固定地立在地面上，如在图1中所示，或者如在图2中概绘的那样，具有滑轮，使得磁场单元1可以容易地被移动。
另一可能性是，例如借助于导轨在垂直方向上可移动地将磁场单元1固定在墙壁处的支架19处。
磁场单元1在垂直方向上的可移动性使得在将磁场单元1从上面使围绕患者P的头部之前，能够将患者P坐着或站立地定位在三脚架5前。此外，可以使磁场单元1的位置在垂直方向上与患者P的大小匹配。在此，磁场单元1的纵轴A在垂直方向上取向，而且患者P的垂直轴B也在垂直方向上取向，其中用患者P的垂直轴B标出垂直于法兰克福水平面C并且延伸通过其平面重心的轴。
为了对患者P定位，可以设置椅子。此外可以设置手柄7，其中患者P在摄像期间用手抓住所述手柄7。该手柄例如可以借助于导向装置8在垂直方向上可推移地被固定在三脚架5处，使得其位置在垂直方向上可与患者P的大小匹配。
此外，为了定位可以设置牙垫9。该牙垫例如同样可以固定在导向装置8处，以便使其位置在垂直方向上与患者P匹配。也可以设置水平方向上的导向装置10，使得可调节患者P至三脚架5的间距并且从而也可相对于磁场单元1的纵轴A的位置调节患者P的垂直轴B的位置。
此外，可以设置用于固定患者P的设备20，所述设备例如包括额头支撑物11和/或耳承12并且例如同样被安装在导向装置8处。用于固定的相应设备20的示意图也在图3中示出。此外存以下可能性：将磁场单元1的部分、如用于产生梯度场的设备3或者用于产生和接收高频的线圈4或者还有纯接收线圈13布置在用于固定的设备20处。如在图3中所示，例如可以将作为平坦的表面线圈构造的接收线圈13如此布置在用于固定的设备20处，使得所述接收线圈13在侧向非常靠近于所定位的患者P的要摄像的颌骨K。这可以提高测量信号的质量。
为了提高接收线圈13的灵敏度，可以将该接收线圈13布置在牙垫9上，使得所述接收线圈在摄像期间尽可能靠近于要测量的对象，也即患者P的颌骨K。将用于产生梯度场的设备3布置在牙垫9处也可以是有利的，因为例如以线圈形式所构造的设备3由此固定地与要测量的对象、也即颌骨K相连接，也即要测量的对象和设备3相同地移动，使得由于要测量的对象相对于梯度场的相对移动而产生的、在测量的位置分辨率方面的误差或不准确性被避免。
在图1和2中所示的磁场单元1的永久磁体2的形状例如可以是Halbach几何形状，如在图4A中所示的那样，其中磁场变化曲线内部的线绘出略图。
通过永久磁体2的微长的形状可以不将患者P定位在中心，而是具有在患者P的垂直轴B和由永久磁体2包围的面的平面重心F2之间的间距。由此可以选择永久磁体2的简单的几何形状，而在此不必将永久磁体2构造得不必要地大。此外实现，要测量的区域、也即患者P的颌骨K处于由永久磁体2包围的面的平面重心的区域中并且从而也位于主磁场的均质区域H中。
永久磁体2的外尺寸特别是取决于：力求尽可能紧凑的结构方式并且必须同时保证，由永久磁体包围的体积足够大，以便接纳标准头部，并且所产生的均质区域至少在要摄像的颌骨区域上延伸。
一个或多个永久磁体2的另一实施变型方案在图4B中示出。这里，永久磁体13的形状同样是微长的，但是在椭圆形状的两个彼此距离最远的点上永久磁体13的厚度b1、b2不同（b1>b2）。由此，在由永久磁体13包围的面中形成均质磁场，所述均质磁场的平面重心F1与所包围的面积的平面重心F2隔有距离。由此可以将患者P在中心地定位在永久磁体13内，使得患者P的垂直轴B延伸通过由永久磁体13包围的面的平面重心F2或者至少非常靠近于所述平面重心F2，并且同时实现要摄像的对象、也即颌骨K与永久磁体13的磁场的均质区域H局部一致。
图1和2的具有闭合的永久磁体2的磁场单元1的另一实施例在图5中示出。在导向装置6和具有在水平方向上延伸的铰链轴的磁体单元1之间设置铰链14，其中铰链轴垂直于图平面。由此可以使磁场单元1、也即其纵轴A相对于患者P的垂直延伸的垂直轴B倾斜一个直至45°的角度α。这可以实现永久磁体2的主磁场的均质区域H更好地与要测量的区域、也即患者P的颌骨K重叠。
但是如在图6A和6B中作为侧视图和前视图所示的那样，永久磁体2也可以被构造为板状的并且经由轭15连接，其中患者P被定位在两个板状永久磁体2之间。在该实施变型方案的情况下，用于产生梯度场的设备3和用于发送和/或接收高频的线圈4例如可以作为平坦的线圈被集成在层中并且布置在永久磁体的彼此朝向的侧上。
同样可能的是，将磁场单元1固定地固定在三脚架5上或墙壁处的支架19上，并且例如借助于在垂直方向上可移动的椅子使患者P向磁场单元1移动。
附图标记表
1 磁场单元
2 永久磁体
3 用于产生梯度场的设备
4 用于产生和接收高频的线圈
5 三脚架
6 垂直导向装置
7 手柄
8 垂直导向装置
9 牙垫
10 水平导向装置
11 额头支撑物
12 耳承
13 接收线圈
14 铰链
15 轭
16 均衡线圈系统
17 控制单元
18 MRT系统
19 支架
20 用于固定的设备
21 屏蔽设备
22 标准头部
A 磁场单元1的纵轴
α 角度
B 患者P的垂直轴
C 法拉克福水平面
F1 均质区域H的平面重心
F2 由永久磁体2包围的面的平面重心
H 主磁场的均质区域
K 患者P的颌骨
P 患者

Claims (18)

1.用于以给出图像的方式检测作为要摄像区域的头部区域的MRT系统（18）的磁场单元（1），包括至少一个用于产生主磁场的永久磁体（2）、用于产生梯度场的设备（3）以及至少一个用于产生和接收高频的线圈（4），其特征在于，将磁场单元（1）固定在支架（19）处，使得磁场单元（1）的纵轴（A）与在垂直方向上延伸的轴围成最大±45°的角度（α），使得磁场单元（1）的纵轴（A）与坐着或站着的患者（P）的垂直轴（B）最大围成40°的角度（α）并且能够相对于彼此调节磁场单元（1）和患者（P），使得能够将磁场单元（1）置于围绕患者（P）的头部的位置中。
2.根据权利要求1所述的磁场单元（1），其特征在于，由磁场单元（1）至少部分地限制的体积具有最大相应于标准头部（22）的直径两倍的直径。
3.根据权利要求1或2所述的磁场单元（1），其特征在于，所产生的主磁场的均质区域至少如此大，使得该均质区域覆盖在磁场单元（1）中定位的标准头部（22）的下面15cm。
4.根据权利要求1至3之一所述的磁场单元（1），其特征在于，永久磁体（2）在垂直于其纵轴（A）的横截面上具有闭合的形状，并且在由永久磁体（2）包围的体积内构造主磁场的三维均质区域（H）。
5.根据权利要求4所述的磁场单元（1），其特征在于，闭合的形状长长于宽。
6.根据权利要求4或5所述的磁场单元（1），其特征在于，使闭合的形状围绕患者（P）布置，使得患者（P）的垂直轴（B）、也即通过法兰克福水平面的平面重心的轴与主磁场的均质区域（H）的垂直于纵轴（A）的截面的平面重心（F1）隔有距离。
7.根据权利要求4至6之一所述的磁场单元（1），其特征在于，主磁场的均质区域（H）的垂直于纵轴（A）的截面的平面重心（F1）与由永久磁体（2）包围的体积的垂直于纵轴（A）的截面的平面重心（F2）一致。
8.根据权利要求4至7之一所述的磁场单元（1），其特征在于，使闭合的形状围绕患者（P）布置，使得患者（P）的垂直轴（B）与由永久磁体（2）包围的体积的垂直于纵轴（A）的截面的平面重心（F2）隔有距离。
9.根据权利要求4至6之一所述的磁场单元（1），其特征在于，主磁场的均质区域（H）的垂直于纵轴（A）的截面的平面重心（F1）与由永久磁体（2）包围的体积的垂直于纵轴（A）的截面的平面重心（F2）隔有距离。
10.根据权利要求9所述的磁场单元（1），其特征在于，使闭合的形状围绕患者（P）布置，使得患者（P）的垂直轴（B）与由永久磁体（2）包围的体积的垂直于纵轴（A）的截面的平面重心（F2）的位置一致或靠近于该位置，使得与该患者（P）的垂直轴（B）隔有距离的要摄像区域与主磁场的均质区域（H）的位置一致。
11.根据权利要求1至10之一所述的磁场单元（1），其特征在于，能够借助于铰链（14）使磁场单元（1）相对于支架（19）围绕水平轴倾斜。
12.根据权利要求1至3之一所述的磁场单元（1），其特征在于，设置至少两个经由轭（15）连接的用于产生主磁场的永久磁体（2），所述永久磁体围绕要摄像区域布置。
13.根据权利要求1至12之一所述的磁场单元（1），其特征在于，磁场单元（1）具有用于固定患者（P）的头部的设备（20）和/或牙垫（9）。
14.根据权利要求13所述的磁场单元（1），其特征在于，用于产生梯度场的设备（3）和/或用于产生和/或接收高频的线圈（4）安装在用于固定的设备处。
15.根据权利要求1至14之一所述的磁场单元（1），其特征在于，存在至少一个用于接收高频的线圈（4），所述线圈能被引入到患者（P）的嘴中。
16.根据权利要求1至15之一所述的磁场单元（1），其特征在于，磁场单元（1）具有可移动的屏蔽设备，其中能使所述屏蔽设备围绕磁场单元（1）和在磁场单元（1）处定位的患者（P），使得能够尽可能没有电磁辐射从外侵入到屏蔽设备内的区域中。
17.根据权利要求1至16之一所述的磁场单元（1），其特征在于，磁场单元（1）具有用于均衡主磁场的干扰的均衡线圈系统（26）。
18.根据权利要求1至17之一所述的磁场单元（1），其特征在于，磁场单元（1）在垂直方向上可移动地安装在三脚架（5）处。
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