CN103323798B - 用于对解剖结构进行最优匹配和磁化率匹配的多层垫子 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于磁共振断层造影系统(101)的匀场垫子，其特征在于，其具有至少两个层(M1，M2)，其中第一层(M1)比另一层(M2)既具有较高的变形性又具有较低的磁化率(1)。
Description
技术领域
本发明涉及一种MRT匀场垫子(MRT-Shim-Kissen)。
背景技术
例如由DE10314215B4公开了一种磁共振设备(MRTs)，其用于通过磁共振断层造影对对象或患者进行检查。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，对MRT成像进行优化。
所述技术问题通过根据本发明的技术方案来解决。在说明书中提供了有利的扩展。
本发明提供一种用于磁共振断层造影系统的匀场垫子，其特征在于，所述匀场垫子具有至少两个层，其中，另一层比第一层既具有较高的变形性又具有较低的磁化率。
在一个实施方式中，与在设置在患者上的装置中距离患者表面较近的第一层相比，在患者上的装置中距离患者表面较远的另一层既具有较高的变形性又具有较低的磁化率。
在一个实施方式中，与第一层相比，另一层的较高的变形性包含较高的弹性的可压缩性和/或弹性的变形性。
在一个实施方式中，由于在未压缩状态下所述另一层的厚度与在通过负荷压缩了的状态下该另一层的厚度之间的比值大于在未压缩状态下第一层的厚度与在通过负荷压缩了的状态下该第一层的厚度之间的比值，所以所述另一层与所述第一层相比具有较高的可变形性。
在一个实施方式中，所述匀场垫子在横截面上是拱形的，尤其是U形的，尤其具有用于在一侧对身体部分进行拍摄的开口。
在一个实施方式中，与在外侧上的另一层相比，所述匀场垫子在内侧上具有较低的可变形性和较高的磁化率的第一层。
在一个实施方式中，在设置于患者上的装置中远离患者表面的第一层和在设置于患者上的接近患者表面的另一层分别具有至少0.1cm的厚度。
在一个实施方式中，所述匀场垫子的仅仅或者至少一个层含有抗磁性的材料，尤其是由石墨组成或者包含石墨的抗磁性的材料。
在一个实施方式中，其第一层比所述第二层包含更多的抗磁性的材料，尤其是石墨。
在一个实施方式中，在设置于患者上的装置中远离患者表面的另一层比在设置于患者上的装置中接近患者表面的第一层具有更少的抗磁性的材料。
在一个实施方式中，仅一个层或者两个层包含泡沫材料，特别地具有分布在所述泡沫材料中的石墨粉。
在一个实施方式中，仅一个层或者两个层包含塑料。
在一个实施方式中，仅一个层或者两个层包含塑料，在所述塑料中具有机械特性和/或磁特性的连续的过渡。
在一个实施方式中，所述匀场垫子具有至少三个层。
在一个实施方式中，所述匀场垫子在一个方向上或者在两个彼此垂直的方向上或者在三个彼此垂直的方向上是弹性的可压缩的(K-X，K-Y)。
在一个实施方式中，所述匀场垫子是磁共振断层造影局部线圈的组成部分，特别地是手部线圈或手关节线圈或乳房线圈或肩部线圈或颈部线圈或足关节线圈或头部线圈的组成部分。
在一个实施方式中，所述匀场垫子是磁共振断层造影匀场垫子。
本发明还提供一种磁共振断层造影局部线圈，其具有如上所述的匀场垫子。
附图说明
依据附图从下面对实施例的描述中给出了本发明的可能构造的更多特征和优点。其中，
图1示出了由具有两个层的泡沫材料所构成的平的垫子，所述两个层具有不同的机械特性和磁化率，
图2示出了具有垫子的局部线圈，所述垫子具有用于患者乳房的开口，
图3在左侧(图3a)示出了垫子的两个层在无负荷时是松弛的；在右侧(图3b)示出了垫子的这两个层在负荷下发生变形，
图4示意性地示出了MRT系统。
具体实施方式
图4(也作为背景)示出了(位于屏蔽的空间中或法拉第笼F中)的成像的磁共振设备MRT 101，其具有全身线圈102，具有在此是管状的空间103，在所述空间内可以将载有例如检查对象(例如患者，例如患者的手Ha)(带有或不带局部线圈装置106，例如在此可以是两部分的手部线圈106a，106B)的身体的患者卧榻104在箭头z的方向上进行移动，以便通过成像方法来生成患者105的拍摄。在此，在患者身上布置了局部线圈装置106，借助所述局部线圈装置可以在MRT的局部区域(也被称为视野或FOV(field of view))中生成身体的部分区域在FOV中的拍摄。局部线圈装置106的信号可以由MRT 101的例如通过同轴电缆或借助无线电(167)等可连接到局部线圈装置106上的分析装置(168，115，117，119，120，121等)进行分析(例如转换成图像、保存或者显示)。
为了借助磁共振设备MRT 101通过磁共振成像来对身体(检查对象或患者)进行检查，将不同的、在其时间特性和空间特性上最精确地彼此调谐的磁场辐射到身体上。在具有隧道形状的开口103的测量室中的强磁体(经常是低温磁体107)生成静止的强的主磁场B0，其例如为0.2特斯拉至3特斯拉或者更大。待检查的身体被置于患者卧榻104上，被移动到在观察区域FOV(field of view，视野)中的主磁场B0的近似均匀的区域中。通过磁的高频激励脉冲B1(x，y，z，t)来激励身体的原子核的核自旋，所述高频激励脉冲通过在此作为(例如多部分的＝108a，108b，108c)身体线圈108a，108b，108c被非常简化地示出的高频天线(和/或必要时局部线圈装置)来发出。高频激励脉冲例如由脉冲生成单元109生成，所述脉冲生成单元由脉冲序列控制单元110所控制。在通过高频放大器111进行放大之后，将高频激励脉冲传输给高频天线108。在此示出的高频系统仅仅被示意性地表示。通常在磁共振设备101中使用多于一个的脉冲生成单元109、多于一个的高频放大器111和多个高频天线108a、108b、108c。
此外，磁共振设备101具有梯度线圈112x、112y、112z，借助所述梯度线圈来在测量中辐射磁的梯度场BG(x，y，z，t)以便用于选择性的层激励和用于测量信号的位置编码。梯度线圈112x、112y、112z由梯度线圈控制单元114来控制，所述梯度线圈控制单元就像脉冲生成单元109一样与脉冲序列控制单元110相连接。
从所激励的(在检查对象中的原子核的)核自旋中发出的信号由身体线圈108a，108b，108c和/或至少一个局部线圈装置106进行接收，由分配的高频前置放大器116进行放大并且由接收单元117进行进一步处理和数字化。所记录的测量数据被数字化并且作为复数值被存储在k空间矩阵中。借助多维的傅里叶变换可以从数值所占据的k空间矩阵中重建出相关的MR图像。
对于既可以运行在发送模块又可以运行在接收模块中的线圈，例如身体线圈108a，108b，108c或者局部线圈106，正确的信号传递通过前置连接的收发转换器118来控制。
图像处理单元119从测量数据中生成图像，所述图像通过操作控制台120显示给用户和/或存储在存储单元121中。中央的计算单元122对各个装置组件进行控制。
在MR断层造影中，目前通常借助所谓的局部线圈装置(Coils，Local Coils)来拍摄具有高的信噪比(SNR)的图像。该局部线圈装置是天线系统，所述天线系统被安置在身体上方(前面)或下面(背部)或上或内的紧邻处。在MR测量中，受激的核在局部线圈的各个天线中感应出电压，所述电压然后借助低噪声的前置放大器(例如LNA、Preamp)进行放大并且最后传递给接收电路。为了在高分辨率的图像中改进信噪比，也可以使用所谓的高场设备(1.5T-12T或者更高)。如果可以在MR接收系统上连接比可用的接收器更多的单天线，那么在接收天线和接收器之间安装例如开关矩阵(也被称为RCCS，receive channel coilselector，接收通道线圈选择器)。该开关矩阵将当前有效的接收通道(大多是直接位于磁体的视野中的接收通道)引导到可用的接收器上。由此可以连接比可用的接收器更多的线圈元件，原因是，在全身覆盖中仅仅必须对位于磁体的FoV(Field of View，视野)或均匀体积中的线圈进行读取。
例如通常将例如可以由一个或者作为阵列线圈由多个天线元件(特别是线圈元件)构成的天线系统表示为局部天线装置106。这些单独的天线元件例如实施为环状天线(Loops)、蝶状线圈、柔性线圈或鞍状线圈。局部线圈装置包含例如线圈元件、前置放大器、其他的电路(外罩波陷波器等)、壳体、支架和至少一个具有插头的电缆，通过所述电缆将其连接到MRT装置上。装置侧所安置的接收器168对由局部线圈106例如通过无线电等所接收的信号进行滤波和数字化，并且将数据传输给数字的信号处理装置，所述信号处理装置通常从通过测量所获取的数据中得到图像或者频谱并且提供给用户例如用于由其进行的后续诊断和/或用于存储。
在磁共振断层造影MRT中的成像基于原子核的在B0基本场中对准的自旋。对于很多应用来说，基本场的均匀性(在大的三维空间中相同的场强)对图像质量并且也对图像的空间配准(畸变)具有决定性的意义。
对于很多成像技术的诊断有效性来说，使用脂肪饱和技术是决定性的。在此，在很多对比类型中提供强信号的脂肪组织被减弱。通过所谓的脂肪饱和技术所进行的脂肪组织的“减弱”对于MR图像的诊断可用性来说是决定性的，原因是，在很多序列类型中的病理组织显示出与脂肪类似或者相同的对比度特性。
因此，良好运行的脂肪饱和对于很多问题来说是具有决定性意义的。
如今存在不同的用于脂肪饱和的公知方法，就像例如Dixon或者频谱的脂肪饱和。在频谱的脂肪饱和以及相关技术中利用了这样的事实，即，脂肪和水具有轻微不同的共振频率(共振频率的偏差：脂肪和水之间大约差3.1ppm)。在脂肪频率上的强的发送脉冲可以抑制脂肪的信号，而不影响属于水分子的质子的成像。然而，所有以脂肪和水的频谱分离为基础的技术的有效性决定性地依赖于基本场的均匀性。如果基本场以与脂肪和水的频谱间隔(3.1ppm)相类似的数量级进行变化，那么脂肪和水共振(在图像/视野内部)位于相同的频率上并且不再能够频谱地分离。
如今的超导磁体实现了在大约30×40×50cm的体积内具有小于1ppm的偏差的磁场均匀性。因此，脂肪饱和的问题优选地出现在解剖结构的位于较远的外面的区域中(例如肩膀)，其由于在MR磁体的孔中缺乏可用空间而不能安置于中间。
然而，可能地比基本场的(公知的和决定性的)B0不均匀性更为重要的是由患者的组织自身带来的不均匀性。人体组织具有相差达10000000的相对磁导率。由此，特别地，空气和组织之间的不连续性可以导致强的B0畸变。水/气/骨头/脂肪在人体中的不均匀分布也会带来B0场对于每个患者来说不同的畸变。
为了解决该技术问题，存在多个至少内部公知的方式。一方面，在系统上使用匀场线圈(Shimspule)或者在患者附近使用局部的匀场线圈，另一方面使用无源材料(passivesMaterial)，所述无源材料的磁化率与人体组织相匹配。在此，泡沫材料显得特别有利，原因是，其具有小的重量并且可以以低成本和可定义的磁特性进行生产。对此，建议例如使用由泡沫材料构成的石墨填充的垫子。压缩该石墨填充的垫子却带来了其磁化率的改变。
通过本发明的构造可以特别地实现两个优点：
可以实现垫子的大范围的可变形性，从而对于不同大小的解剖结构也总是使垫子最优化地压紧在身体上。
另外，尽管在大的可变形性的情况下，仍然同时实现了磁化率的小的变化。
石墨填充的垫子的变形(特别是压缩)可以带来较高的石墨体积密度并且由此可以带来磁化率的不期望的改变。
一种可设想的解决方法可以是使用Dixon技术以用于脂肪-水分离，所述技术尚未被实施。
按照本发明的构造，提出了垫子K的多层的垫子结构，其中，应当用于磁化率匹配(磁化率匹配，例如通过石墨填充或填充其他的抗磁的材料，如铋、碳纳米管、图(Graphen)等)的垫子的部分位于患者附近，并且比位于其下(远离患者)的、较容易地可压缩的层更不容易地可压缩。由此，在患者待检查区域的紧邻处实现了磁化率的良好匹配，并且同时由位于其下的层来对(例如在患者的相对较大的解剖结构的情况下的)压缩进行吸收。在此，这样的多层的垫子也是可以理解的，其中每个位置具有特有的机械特性(可压缩性、强度)和磁特性(不同的磁化率)。机械特性和/或磁特性的已经直接在塑料中处理了的连续的过渡也是可以理解的。
使用在线圈附近具有小的石墨浓度并且具有身体表面磁化率匹配的(关于磁化率匹配了的)特性的多层的垫子K也可以具有这样的优点，即，使得通过石墨在线圈中形成的欧姆损耗最小化，原因是，位于线圈附近的垫子区域在线圈上耦合了较低的损耗(较低的导电率)。
代替石墨，也可以使用其他的抗磁的-或者按照期望的场畸变，也使用顺磁的或铁磁的材料。
可以在垫子的机械的和磁的构造中看到本发明的构造的特别的优点，所述垫子通过压缩实现了对患者的最优化的模压(Anformung)并且通过磁特性提高了B0均匀性并且同时在小的垫子磁化率偏差的情况下允许了大的可压缩性。
图1-3示出了按照本发明构造的匀场垫子。图1示出了由具有两个层M1和M2的泡沫材料所构成的平的匀场垫子，所述两个层具有不同的机械特性和磁化率。匀场垫子K可以例如布置在患者的待检查的区域和局部线圈之间(例如在手的一侧或两侧，以及在垫子的外面在手部局部线圈的一部分的一侧或两侧)或者其可以是局部线圈的组成部分(例如靠近患者表面和/或在其内部的)。
图2简化地示意性地示出了局部线圈106，其具有(例如内部固定的或可移除的)两层的带有开口Of的MRT匀场垫子K，患者105的一个乳房B可以被引入到所述开口内，在那儿该乳房从至少两侧被局部线圈和/或匀场垫子所围绕。
在图2中，局部线圈106的示出的组成部分是具有两个层M1和M2的垫子K，所述两个层具有不同的机械特性和磁化率(X1，X2)。天线A和/或局部线圈106的控制器St可以例如包含在垫子K的至少两个层中的一个(特别是外面的一个)内或者在垫子或局部线圈(可以将垫子布置在局部线圈内部)的另一个更外面的一层内。
图3在左侧(图3a)示出了垫子的两个层在其上没有负荷时是松弛的，并且在右侧(图3b)示出了垫子的这两个层在负荷(例如通过将局部线圈压置或放置在患者上或将患者105，Ha放置在局部线圈上所产生的变形力)LA下发生变形。
Claims (18)
1.一种用于磁共振断层造影系统(101)的匀场垫子，其特征在于，所述匀场垫子具有至少两个层(M1，M2)，其中，另一层(M2)比第一层(M1)既具有较高的变形性(K-X，K-Y，K-Z)又具有较低的磁化率(X2)。
2.按照权利要求1所述的匀场垫子，其特征在于，与在设置在患者(105)上的装置中距离患者表面(PO)较近的第一层(M1)相比，在患者(105，B)上的装置中距离患者表面较远的另一层(M2)既具有较高的变形性又具有较低的磁化率。
3.按照权利要求1所述的匀场垫子，其特征在于，与第一层(M1)相比，另一层(M2)的较高的变形性包含较高的弹性的可压缩性(K-X，K-Y，K-Z)和/或弹性的变形性。
4.按照权利要求1所述的匀场垫子，其特征在于，由于在未压缩状态下所述另一层(M2)的厚度(d2)与在通过负荷(LA)压缩了的状态下该另一层(M2)的厚度(d4)之间的比值大于在未压缩状态下第一层(M1)的厚度(d1)与在通过负荷(LA)压缩了的状态下该第一层(M1)的厚度(d3)之间的比值，所以所述另一层(M2)与所述第一层(M1)相比具有较高的可变形性。
5.按照权利要求1所述的匀场垫子，其特征在于，所述匀场垫子在横截面上是拱形的，尤其是U形的，尤其具有用于在一侧对身体部分(B)进行拍摄的开口(Of)。
6.按照权利要求1所述的匀场垫子，其特征在于，与在外侧(O)上的另一层(M2)相比，所述匀场垫子在内侧(I)上具有较低的可变形性(K-X，K-Y)和较高的磁化率(X1)的第一层(M1)。
7.按照权利要求1所述的匀场垫子，其特征在于，在设置于患者上的装置中远离患者表面的第一层(M1)和在设置于患者上的接近患者表面的另一层(M2)分别具有至少0.1cm的厚度。
8.按照权利要求1所述的匀场垫子，其特征在于，所述匀场垫子的仅仅或者至少一个层(M1，M2)含有抗磁性的材料，尤其是由石墨组成或者包含石墨的抗磁性的材料。
9.按照权利要求1所述的匀场垫子，其特征在于，其第一层(M1)比所述另一层(M2)包含更多的抗磁性的材料，尤其是石墨。
10.按照权利要求1所述的匀场垫子，其特征在于，在设置于患者上的装置中远离患者表面的另一层(M2)比在设置于患者上的装置中接近患者表面的第一层(M1)具有更少的抗磁性的材料。
11.按照权利要求1所述的匀场垫子，其特征在于，仅一个层或者两个层(M1，M2)包含泡沫材料，特别地具有分布在所述泡沫材料中的石墨粉。
12.按照权利要求1所述的匀场垫子，其特征在于，仅一个层或者两个层(M1，M2)包含塑料。
13.按照权利要求1所述的匀场垫子，其特征在于，仅一个层或者两个层(M1，M2)包含塑料，在所述塑料中具有机械特性和/或磁特性的连续的过渡。
14.按照权利要求1所述的匀场垫子，其特征在于，所述匀场垫子具有至少三个层。
15.按照权利要求1所述的匀场垫子，其特征在于，所述匀场垫子在一个方向(x)上或者在两个彼此垂直的方向(x，y)上或者在三个彼此垂直的方向(x，y，z)上是弹性的可压缩的(K-X，K-Y)。
16.按照权利要求1-15中任一项所述的匀场垫子，其特征在于，所述匀场垫子是磁共振断层造影局部线圈(106)的组成部分，特别地是手部线圈或手关节线圈或乳房线圈或肩部线圈或颈部线圈或足关节线圈或头部线圈的组成部分。
17.按照权利要求1-15中任一项所述的匀场垫子，其特征在于，所述匀场垫子是磁共振断层造影匀场垫子。
18.一种磁共振断层造影局部线圈(106)，其具有按照上述权利要求中任一项所述的匀场垫子。
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