CN105247380B - 能拆卸的连接器和能分裂的rf线圈外壳 - Google Patents

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Abstract

一种局部磁共振(MR)射频(RF)线圈包括多个外壳段、能拆卸的连接器和线缆，所述多个外壳段是能分开的并且被配置有啮合表面，所述啮合表面彼此接触并且接合以形成接收用于磁共振成像的对象解剖结构的部分的开口。每个外壳段包括封闭在每个外壳段内的线圈元件、以及外部连接器，所述线圈元件接收来自所述对象解剖结构的被接收部分的MR信号，被连接到所述线圈元件的所述外部连接器被共同定位在每个外壳段的外表面上并且与所述啮合表面相邻。所述能拆卸的连接器连接到所述外壳段的所述外部连接器。所述线缆至少传达由所述线圈元件接收的接收到的MR信号。

Description

能拆卸的连接器和能分裂的RF线圈外壳
相关申请的交叉引用
本申请要求享有于2013年5月2日提交的美国临时专利申请No.61/818477的权利，通过引用将其全部内容并入本文。
技术领域
本发明总体涉及磁共振医学成像。其具体与磁共振(MR)局部射频(RF)线圈相结合而应用，并且将特别参考磁共振(MR)局部射频(RF)线圈来进行描述。然而，应当理解，本发明还适用于其他使用场景，并且不必限于前述应用。
背景技术
局部RF线圈或表面线圈被定位为与MR扫描器中的患者紧密相邻或接触。一些局部线圈具有内腔或开口以接收对象解剖结构的被成像的部分，例如胸部、头部、肩膀、手腕、前臂、膝盖、脚等。具有能分裂的外壳的局部线圈允许线圈被分开成两半或段。所述段允许在人体工程设计和患者舒适方面较大的自由度。例如，分裂的膝盖线圈允许段被分开并围绕对象的膝盖啮合。靠近对象的外壳表面的轮廓能够与膝盖的形状更紧密地匹配。在使用不能分裂的外壳的情况下，对象将脚和小腿滑动通过足够大以容纳脚和小腿的开口。足够大以容纳脚和小腿的开口增加了开口的大小并且改变将线圈元件或天线更远离被成像的对象解剖结构的部分放置的轮廓。
能分裂的外壳的典型设计包括啮合的两半，并且每一半包括连接到另一段中的插口的电流(galvanic)电连接，例如销(pin)。电连接完成线圈回路、将DC电力提供给两半并且将接收到的MR信号承载到附接的线缆。例如，下段和上段的啮合边缘典型地包括每侧上的多个电连接。电连接将两半之间的线圈回路段连接以形成完整的回路。局部线圈能够包括多个线圈元件。典型地，每个段的线圈边缘包括一系列机电连接器，所述机电连接器啮合以将段以电气方式和机械方式连接。常常被永久地贴附到下段的线缆提供接收到的MR信号从局部线圈到系统的通信、将电力从系统提供到诸如局部线圈的放大器和模数转换器的电子电路、和/或在局部线圈被配置为作为发射线圈操作的情况下为RF脉冲提供电力。在使一个段适合于对象的同时使线缆连接到该段能够对健康护理从业者在定位分裂外壳上的努力添加复杂性或额外的量。
对分裂外壳的重复使用磨损两半之间的电连接器，这可能变得被损坏、不可靠和/或向信号添加噪声。例如，头部线圈的下半部被放置在对象的头部以下。上半部被放置在对象的面部上并且适合于下半部。当上半部被定位时，健康护理从业者将自然地小心地在对象的面部上进行定位，但是将可能涉及一些横向或滑动移动以使分裂线圈外壳的上半部适合于下半部，这磨损并且可能损坏连接器。此外，当在成像之后移除上外壳时，关于对象面部可以小心，但是向上拉以将两半分开可能不是一致的向上运动。一些设计试图加强连接器或使连接器凹陷以使磨损和可能的损坏最小化，但是加强或凹陷添加成本和将段装配在一起的复杂性。
发明内容
以下公开了一种新的且经改进的能拆卸的连接器和能分裂的RF线圈外壳，其解决了以上提到的问题和其他问题。
根据一方面，一种局部磁共振(MR)射频(RF)线圈包括多个外壳段、能拆卸的连接器以及线缆，所述多个外壳段是分开的并且被配置有啮合表面，所述啮合表面彼此接触并接合以形成接收用于磁共振成像的对象解剖结构的部分的开口。每个外壳段包括被封闭在每个外壳段内的线圈元件以及外部连接器，所述线圈元件接收来自所述对象解剖结构的所接收的部分的MR信号，被连接到所述线圈元件的所述外部连接器被共同定位在每个外壳段的外表面上并与所述啮合表面相邻。所述能拆卸的连接器连接到所述外壳段的所述外部连接器。所述线缆至少传达由所述线圈元件接收的接收到的MR信号。
根据另一方面，一种利用局部RF线圈的MR成像的方法包括对在对象解剖结构的部分周围的所述局部RF线圈的外壳段物理地啮合，每个段包括：啮合表面，其接触并接合其他段以形成接收所述对象解剖结构的所述部分的开口；被封闭在每个外壳段内的线圈元件，其接收MR信号；以及被连接到所述线圈元件的外部连接器，其被共同定位在每个外壳段上并与所述啮合表面相邻。将能拆卸的连接器附接到所述外壳段的所述外部连接器。
根据另一方面，一种局部MR RF线圈包括多个外壳段，所述多个外壳段是能分开的并且接收用于MR成像的对象解剖结构的部分。每个外壳段包括：啮合表面，其接合其他段以形成内部开口；以及线圈元件，其在空间啮合时与所啮合的段的线圈元件交叠以电容地耦合，并接收MR信号。
一个优势是将对段的啮合与对电力和通信连接的连接分开的分裂的线圈外壳。
另一优势是在没有绳索的情况下便于对线圈外壳段进行定位。
另一优势在于减小了在对象上的所述段的定位期间所述电连接器的磨损。
本领域的普通技术人员在阅读和理解以下详细说明之后，将意识到进一步的优势。
附图说明
本发明可以采取各种部件和各部件的布置以及各种步骤和各步骤的安排的形式。附图仅出于图示优选实施例的目的，并且不得被解释为对本发明的限制。
图1示意性地图示了具有被附接到能分裂的局部MR RF线圈的能拆卸的连接器的MR系统的实施例。
图2以透视方式示意性地图示了拆开的配置的能分裂的局部MR RF线圈和能拆卸的连接器的一个实施例。
图3以横截面的方式简略地图示了能拆卸的连接器和能分裂的局部MR RF线圈的接收器的一个实施例。
图4A-图4B简略地图示了啮合表面的示范性物理附接机构。
图5A-图5C以横截面的方式简略地图示了线圈段的示范性闭锁机构。
图6以流程图示出了使用能拆卸的连接器和局部分裂MR RF线圈的实施例的方法。
具体实施方式
参考图1，示意性地图示了具有局部能分裂的MR RF线圈12和能拆卸的连接器14的MR系统10的实施例(以简略的部分横截面示出)。局部RF线圈12被体现为能分裂的膝盖线圈，并且以附接的配置示出了能拆卸的连接器14。MR系统10包括以部分横截面图示的具有静态B0主场的MR扫描器16，例如水平膛扫描器、开放系统扫描器、C型扫描器、竖直场扫描器等。MR扫描器包括诸如水平床或榻的对象支撑体18，所述对象支撑体18支撑对象20并且在成像期间将对象移动到MR扫描器膛和静态场中。MR扫描器16包括主磁体22，所述主磁体22生成诸如水平主场的静态主场(B0)。MR扫描器还包括一个或多个梯度线圈24，所述一个或多个梯度线圈24用于施加梯度场以操纵在对象的组织中的共振。MR扫描器包括一个或多个RF线圈26，所述一个或多个RF线圈26生成RF脉冲以激励对象20中的磁共振(例如发射模式)，并且能够以接收模式接收来自对象的共振信号。在一些实施例中，局部RF线圈12执行发射功能和接收功能两者，在这种情况下，任选地省略全身RF线圈26。
局部RF线圈12包括一个或多个线圈或线圈元件，所述一个或多个线圈或线圈元件以接收模式接收来自对象的共振信号，并且在一些实施例中，能够以发射模式操作。能拆卸的连接器14与线缆28连接，能够与其他能分裂的线圈可交换地使用。连接器在多个线圈之间能够是一致的。例如，能拆卸的连接器14能够被连接到其他膝盖线圈或具有相同能拆卸的连接器接收器的其他能分裂的线圈，例如头部、手腕、脚等。
系统10包括序列控制器30和RF接收器单元32。序列控制器控制对成像序列的操作，所述操作包括对RF线圈26和/或具有能拆卸的连接器14的局部RF线圈12的操作进行控制的RF发射器单元34。梯度控制器36控制梯度线圈24的操作。控制单元与对应的线圈之间的通信可以是有线的或无线的。当局部线圈被配置为发射/接收线圈时，RF发射器单元34与局部线圈12协同操作。RF接收器32接收RF数据，例如来自具有能拆卸地附接到局部RF线圈12的连接器的线缆的指示对象的组织中所激发的磁共振的MR信号。线圈元件能够被定位为靠近被成像的对象解剖结构，这是因为能够使分裂的线圈变窄到对象解剖结构。例如，针对膝盖的开口被调整为膝盖解剖结构的形状，并且由于分裂的开口，不要求较大的开口来容纳脚或小腿经过开口。能够通过线缆28为能分裂的线圈供应电力。线缆28能够以电方式或光学方式来传输MR信号。
被体现为经配置的处理器(例如系统控制台42的处理器40)的重建单元38接收来自RF接收器32的经解调的MR信号并且重建一幅或多幅图像。系统控制台42包括电子处理器或电子处理设备40、显示器44，所述显示器44显示经重建的图像、电源操作状态、菜单、面板和用户控制。至少一个输入设备46输入健康护理从业者选择。系统控制台42能够是台式计算机、膝上型电脑、平板计算机、移动计算设备、智能电话等。输入设备46能够是键盘、鼠标、麦克风等。通过诸如系统控制台42的电子处理器或电子处理设备40的电子数据处理设备或通过经网络与系统控制台42操作连接的基于网络的服务器计算机等来适合地体现重建单元。此外，使用存储能由电子数据处理设备读取且能由电子数据处理设备运行的指令(例如软件)的非瞬态存储介质来适合地实施重建技术。
参考图2，以透视方式图示了拆开的配置中的能分裂的局部MR RF线圈12和能拆卸的连接器14的一个实施例。能分裂的局部MR RF线圈12包括能分开的段50。对线圈段14的组合和分裂与用于供电和MR信号的传输的连接是分开的。在分开的情况下，对线圈段的组合和分裂在用于供电和数据传输时不磨损连接器。段50每个被配置有外壳54的啮合表面52，所述啮合表面52彼此接触并接合以形成接收对象解剖结构的部分(例如膝盖、前臂、肘、头部、肩膀等)的开口56。外壳54包括外面的或外部表面60以及里面的或内部表面62，所述外部表面60和内部表面62形成呈所啮合的配置的段之间的平滑表面。内部表面指的是最靠近对象解剖结构的外壳表面。开口56接收用于成像的感兴趣区域。
每个段50包括对线圈元件58进行封闭的外壳54。当段被啮合为使得线圈元件电容地耦合时，外壳的边缘和线圈元件在空间上交叠。利用提供段与被定位在交叠段中的线圈元件之间在周长上部分交叠的啮合表面52，线圈元件能够跨啮合表面电容或电感地耦合。线圈元件与外部连接器64连接，所述外部连接器64被共同定位在每个外壳段的外部表面60上并且与啮合表面相邻。外部连接器能够被配置到接收块66中。接收块接收能拆卸的连接器14，所述能拆卸的连接器14包括以虚线示出的一套连接器68，所述连接器的补充物68连接到段50的外部连接器64。预定格式和数目的连接器提供能拆卸的连接器与外部连接器64或接收器66之间的统一连接。线圈元件经由连接器接收来自线缆的电力并且经由连接器将MR信号数据传输到线缆。外部连接器64和一套连接器68包括电连接器和/或光学连接器。
分裂的线圈外壳能够包括以虚线示出的一个或多个闭锁机构70，所述一个或多个闭锁机构70将段以物理方式一起闭锁为闭合的配置。闭锁机构沿着与啮合表面52相邻的外部表面60被定位。闭锁能够沿着与接收器66相同侧和/或相对侧72上的外部表面被并入到能拆卸的连接器中。
参考图3，以横截面简略得图示了能分裂的局部MR RF线圈12的接收器66和能拆卸的连接器14的一个实施例。第一段80和第二段82沿着啮合表面52接触并接合。啮合表面包括段之间的交叠84。第一段80和第二段82每个包括外部连接器64，所述外部连接器64接收能拆卸的连接器14的连接器68。
能拆卸的连接器14能够包括闭锁机构86，所述闭锁机构86闭锁到其他段的闭锁元件88。例如，能拆卸的连接器包括连接器68周围的从能拆卸的连接器延伸的刚性裙座(skirt)86。裙座能够保护连接器68。连接器68能够是公头连接器，而段的外部连接器64能够是母头连接器。备选地，能够在所有段上提供公头连接器和母头连接器两者。段的闭锁元件88被示为包围外部连接器的凹陷部分，并且所述闭锁元件88接收刚性裙座并将段保持在一起。预期其他闭锁机构，例如柱、杆、机械锁、VelcroTM等。
参考图4A和图4B，简略地图示了啮合表面52的示范性物理附接机构90。图4A以部分横截面示出了具有两个段的啮合表面52、内部表面62和外部表面60的一个实施例。啮合表面包括为第一段的啮合表面上的销的形式的物理附接结构90，其与第二段上的孔啮合。收缩的弹簧元件可以被用于增加插座与孔之间的摩擦连接。图4B示出了作为啮合段的外部表面的部分前视图的另一实施例。啮合表面52包括诸如槽口的物理附接机构91。图4A和图4B的物理附接机构90、91提供促进横向对齐但是允许利用来自健康护理从业者的力或运动来将线圈段分裂的机构，所述健康护理从业者利用相反的力将段拉开。
参考图5A-图5C，以横截面简略地图示了线圈段的示范性闭锁机构70。图5A中示出了纤维钩和圈紧固件，例如VelcroTM。每个段包括诸如圈的第一表面92，其接收诸如钩的第二表面94并且闭锁在一起以将段保持在一起。备选地，第一段包括第一表面，并且第二段包括延伸以闭锁到第一表面的第二表面。图5B示出了铰链机构96，其允许段绕轴旋转打开以接收对象解剖结构，同时保持在铰链处连接。在另一实施例中，铰链销能够是可移动的。图5C示出了钩作为闭锁机构。一个段包括钩98，并且啮合段包括钩所闭锁到的钩接合元件100。
图6以流程图示出了使用能拆卸的连接器和局部分裂的MR RF线圈的实施例的方法。在步骤110中，选择分裂的线圈，并且将线圈外壳段分开。在步骤112中，在对象解剖结构的部分周围对线圈段物理地啮合。例如，第一线圈区段被放置在膝盖下，并且第二线圈区段被放置在膝盖的前面和顶部上并且与第一线圈段啮合以包围膝盖。段的啮合表面彼此接触并接合以形成开口，所述开口保持对象解剖结构的被成像部分。啮合能够包括接合物理附接机构，例如啮合表面中的销或槽口。啮合包括外壳段中的交叠，所述外壳段包括被封闭在每个外壳段内的线圈元件。线圈元件围绕所啮合的段在周长上部分地交叠并且在成像期间接收MR信号。被连接到线圈元件的外部连接器被共同定位在每个外壳段的外表面上并且与啮合表面相邻。例如，外部连接器能够被包括在当对段啮合时所形成的接收器中。诸如铰链、钩、纤维钩和圈紧固件等的闭锁机构能够被接合在段之间以将段闭锁在一起。
在步骤114中，将能拆卸的连接器14附接到段。能拆卸的连接器连接到外壳段的外部连接器并且包括传达接收到的MR信号的线缆。能够从具有相同连接器格式的若干能拆卸的连接器中选择能拆卸的连接器14。外部连接器能够形成接收能拆卸的连接器的设备类型(receptical)。能拆卸的连接器供电和/或接收MR信号。对能拆卸的连接器的附接在连接器之间建立了到线缆的用于供电的电连接和/或用于传输MR信号的通信连接。通信能够包括电通信和/或光学通信。能拆卸的连接器能够包括闭锁机构。当能拆卸的连接器被插入到设备类型中时，闭锁机构能够是接合的。
在步骤116中，使用局部分裂的线圈来对对象解剖结构的部分进行成像。步骤包括将对象支撑体上的具有局部分裂的线圈的对象移动到MR扫描器的静态场中。该步骤包括线圈元件接收通过外部连接器被传达到能拆卸的连接器的MR信号，所述能拆卸的连接器包括被连接到包括在线缆中的线和/或光纤的补充连接器。由RF接收器32来接收所传输的MR信号。该步骤包括由重建单元46将接收到的MR信号重建为图像。
在步骤118中，将能拆卸的连接器14从局部分裂的线圈12拆开。拆卸包括将电力和/或通信链路断开。拆卸能够包括释放能拆卸的连接器的闭锁机构。在步骤120中，释放线圈段之间的闭锁机构，并且将线圈段从对象移除。例如，能够将具有包括铰链的闭锁机构的分裂的膝盖线圈打开并从对象移除。在具有分裂的膝盖线圈的、纤维钩和圈的闭锁机构以及销的物理接合机构的另一范例中，将纤维分开以释放闭锁机构，并且利用向上力提开段以将上段与下段分开。将每个段从对象移除。
应当理解，结合本文中所提出的具体说明性实施例，特定结构和/或功能特征被描述为被并入所限定的元件和/或部件中。然而，预期出于相同或类似的益处，在适当的情况下这些特征也可以同样地被并入其他元件和/或部件中。还应当意识到，可以酌情选择性地采用示范性实施例的不同方面来实现适合于期望的应用的其他备选实施例，其他备选实施例由此实现被并入其中的各方面的各自的优势。
还应当意识到，可以经由硬件、软件、固件或其组合来适合地实施本文所描述的具体元件或部件的功能。此外，应当意识到，在适合的情况下，本文中被描述为合并在一起的特定元件可以是独立的元件或以其他方式被分开。类似地，可以由独立动作以执行单独的功能的多个不同的元件来执行被描述为由一个具体元件所执行的多个具体功能，或者可以将特定的单独功能分开并由协调动作的多个不同元件来执行。备选地，可以在适当的情况下将本文中被以另外的方式描述和/或示出为相互不同的一些元件或部件以物理方式或在功能上进行组合。
简而言之，已经参考优选实施例阐述了本说明书。明显地，他人在阅读和理解了本说明书之后将想到修改和改变。本发明旨在被理解为包括所有这样的修改和改变，只要它们落入权利要求或其等价方案的范围之内。以及，应当理解，各种以上所公开的和其他的特征和功能或其备选方案可以被期望组合为许多其他不同的系统或应用，并且后续可以由本领域技术人员做出其中各种目前未预见到的或未预期到的备选、修改、变型或改进，权利要求书类似地旨在涵盖这些备选、修改、变型或改进。

Claims (15)

1.一种局部磁共振(MR)射频(RF)线圈(12)，包括：
多个外壳段(50)，其是能分开的并且被配置有啮合表面(52)，所述啮合表面彼此接触并接合以形成接收用于磁共振成像的对象解剖结构的部分的开口(56)，每个外壳段(50)包括：
被封闭在每个外壳段(50)内的线圈元件(58)，所述线圈元件接收来自所述对象解剖结构的所接收的部分的MR信号；以及
被连接到所述线圈元件(58)的外部连接器(64)，其被共同定位在每个外壳段(50)的外表面(60)上，并且与所述啮合表面(52)相邻且彼此相邻，以限定连接器块(66)；
能拆卸的连接器(14)，其连接到所述外壳段(50)的所述外部连接器(64)，并且包括被配置为将所述外壳段保持在一起的闭锁机构(86)；以及
线缆(28)，其与所述能拆卸的连接器连接，并且被配置为至少将由所述线圈元件接收的接收到的MR信号传达到接收器(32)。
2.根据权利要求1所述的局部MR RF线圈(12)，其中，所述啮合表面(52)包括在每个段(50)的周长和所述线圈元件(58)周围的部分交叠(84)，使得所述线圈元件跨所述啮合表面(52)电容地耦合。
3.根据权利要求1和2中的任一项所述的局部MR RF线圈(12)，其中，所述啮合表面(52)啮合以提供在所啮合的段(50)之间的、在所述开口(56)内部并且在所啮合的表面(52)的外部(60)的平滑表面。
4.根据权利要求1-2中的任一项所述的局部MR RF线圈(12)，其中，所述啮合表面(52)包括物理接合和对齐机构(90、91)。
5.根据权利要求4所述的局部MR RF线圈(12)，其中，物理接合机构(90、91)包括销。
6.根据权利要求1所述的局部MR RF线圈(12)，其中，每个段(50)在与所述外部连接器(64)相对的外部表面(72)上还包括以下中的至少一项：机械闭锁、铰链、机械联锁或者纤维钩和圈紧固件。
7.根据权利要求1所述的局部MR RF线圈(12)，其中，所述外部连接器(64)包括电连接器(64、68)。
8.根据权利要求1所述的局部MR RF线圈(12)，其中，所述外部连接器(64)包括光学连接器。
9.一种利用局部RF线圈(12)的MR成像的方法，包括：
使在对象解剖结构的部分周围的所述局部RF线圈(12)的外壳段(50)物理地啮合，每个段(50)包括：
啮合表面(52)，其接触并接合其他段以形成接收所述对象解剖结构的所述部分的开口，
被封闭在每个外壳段内的线圈元件(58)，其接收MR信号，以及
被连接到所述线圈元件的外部连接器(66)，其被共同定位在每个外壳段(50)的外表面(60)上，并且与所述啮合表面相邻且彼此相邻；
将能拆卸的连接器(14)附接到所述外壳段的所述外部连接器以将所述外壳段保持在一起。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
利用所述局部RF线圈(12)来对所述对象解剖结构进行成像，所述成像包括通过所述能拆卸的连接器传达来自所啮合的段的所述线圈元件的MR信号并且将所述MR信号重建为对象解剖结构的所述部分的图像；
将所述能拆卸的连接器(14)从局部RF线圈段(50)拆开；并且
通过在对所述能拆卸的连接器的拆卸之后将所述段物理分开，将所述局部RF线圈从所述对象解剖结构的所述部分移除。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，物理地啮合包括：
使在每个段的周长周围的线圈元件部分地交叠以使交叠的线圈元件电容地耦合。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，物理地啮合包括：
接合所述啮合表面(52)之间的物理接合机构(90、91)。
13.根据权利要求9所述的方法，还包括：
在与所述外部连接器相对的外部表面上进一步将每个段闭锁。
14.根据权利要求9所述的方法，其中，对所述能拆卸的连接器的附接建立所述外部连接器与所述能拆卸的连接器之间的电连接。
15.根据权利要求9所述的方法，其中，对所述能拆卸的连接器的附接建立所述外部连接器与所述能拆卸的连接器之间的光学连接。
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