CN105324678A - 用于磁共振混合扫描器的匀场体系统 - Google Patents

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Abstract

一种磁共振装置，其包括：体部分(102)，其具有腔(106)，所述腔具有第一端部和第二端部(105)以及位于所述第一端部和所述第二端部之一处的至少一个开口，所述腔可以定义在所述第一端部与所述第二端部之间延伸的纵轴(LA)。至少一个主磁体可以生成具有在所述腔内的基本上均一的磁场的主磁场；中心匀场体，其可以由具有相对边缘(131)的环形成，并且其可以沿着所述腔的所述纵轴的长度延伸；一个或多个离散匀场体(DS)可以位于所述CS与所述第一端部和所述第二端部中的至少一个之间。

Description

用于磁共振混合扫描器的匀场体系统
本申请要求享有2013年6月21日递交的美国临时专利申请NO.61/837805和2014年1月8日递交的美国临时专利申请NO.61/924952的优先权，通过引用将这些申请的整体内容并入本文。
技术领域
本系统涉及磁共振成像(MRI)系统并且更具体地涉及具有适于磁共振(MR)引导的辐射治疗的改进匀场系统的MRI系统及其操作的方法。
背景技术
磁共振扫描器通常绘制图像以诊断疾病并将健康组织与异常组织进行对比。MR成像能够实时提供诊断空间特异性。已经开发出使用线性加速器(LINAC)的辐射治疗方法，所述线性加速器能够聚焦辐射射束并且优选地破坏病变组织同时避免健康组织。然而，当辐射射束被聚焦在健康组织上时，其能够伤害健康组织。幸运的是，可以与实时MR成像的诊断空间特异性一起使用辐射治疗的射束聚焦技术，使得辐射射束能够准确地被聚焦，以处置患病组织，同时降低或完全防止对健康组织的伤害。将MR成像与射束聚焦技术组合的系统被称为混合系统。一个这样的混合系统通常被称为磁共振(MR)线性加速器(LINAC)(MR-LINAC)系统。MR-LINAC系统(为了简明，也被简称为“MR-LINAC”)将实时MR成像与辐射治疗进行组合并且能够实时执行射束整形，这能够补偿(例如患者的)的解剖结构的日常改变以及患者的实时身体运动，诸如由于呼吸等的运动。
遗憾的是，当辐射治疗与MR成像组合时，可能会遇到若干困难。MRI系统的主磁场通常由主磁体产生并且位于主磁体的主膛中。优选地，主磁场在主膛的至少扫描体积内是均一的，使得可以获得并处理适当的MR图像信息(例如，回波信息)，以构建具有期望图像质量的图像。然而，主磁场能够由各种因素不利地影响并且变得不均一，所述因素诸如是制造公差、主磁体中的瑕疵、现场屏蔽、杂散场、差的匀场、由MR-LINAC创建的场等。该不均一性是不期望的，因为其能够降低图像质量。相应地，可以采用匀场方法，以校正主磁场中的任何不均一性。然而，使用离散钢片的常规匀场方法将产生辐射阴影，从而导致在由LINAC穿过时不均匀的剂量被递送到患者。简单地从LINAC射束路径移除离散匀场体位置将不允许匀场体系统有效地校正任何场不均匀性。在被LINAC射束路径穿过的区域内部需要轴向对称均匀性校正。
发明内容
本文描述的(一个或多个)系统、(一个或多个)设备、(一个或多个)方法、(一个或多个)布置、(一个或多个)用户接口、(一个或多个)计算机程序、过程等(在下文中，除非上下文另有指示，这些中的每个将被称为系统)解决了现有技术系统中的问题。
根据本系统的实施例，公开了一种磁共振装置，其可以包括：体部分，其具有腔，所述腔具有第一端部和第二端部以及位于所述第一端部和所述第二端部之一处的至少一个开口，所述腔可以定义在所述第一端部与所述第二端部之间延伸的纵轴(LA)。至少一个主磁体可以生成具有在所述腔内的基本上均一的磁场的主磁场。中心匀场体(CS)可以由环形成，所述环具有相对边缘并且可以沿着所述腔的所述纵轴的长度延伸。一个或多个离散匀场体(DS)可以位于所述CS与所述第一端部和所述第二端部中的至少一个之间。
根据一些实施例，所述CS包括被层压在彼此上的多个环。所述多个环中的每个具有彼此分离定位的相对端部，从而定义间隙。填充物可以位于所述间隙中的一个或多个内。此外，所述环中的每个的所述间隙中的每个可以彼此对齐或者旋转地彼此偏移从而被交错。还设想了，DS可以包括精细匀场体和粗略匀场体。此外，可以提供一个或多个轨道，所述轨道中的每个可以被配置为被耦合到诸如精细匀场体的所述匀场体中的对应的匀场体，从而形成匀场体盒(cartridge)。所述轨道还可以配置为被耦合到所述体部分并且位于所述体部分中。在一些实施例中，可以提供锁定机构，以将所述匀场体锁定在体的所述腔内的期望位置中。
所述装置还可以包括辐射源，所述辐射源传入到MRI系统中以便于优选地破坏病变组织，同时避免健康组织。例如，所述装置还可以包括线性加速器(LINAC)，所述线性加速器可以生成并发射通过所述体的腔内的排除区(Ez)的至少一个辐射射束。Ez可以具有相对端部并且位于腔内在由LINAC发射的至少一个辐射射束的路径中。CS可以至少部分被定位于Ez内。还设想了，CS和DS中的至少一个可以被配置为增强腔内的主磁场的均匀性。
根据本系统的又一个实施例，提供了一种诸如磁共振线性加速器(MR-LINAC)装置的设备，所述设备可以包括具有腔的体部分，所述腔具有相对端部以及位于所述相对端部之一处的至少一个开口。所述腔可以定义在第一端部与第二端部之间延伸的纵轴。至少一个主磁体可以生成包括在所述腔内的基本上均一的磁场的主磁场。匀场体系统可以包括具有相对边缘的环形中心匀场体(CS)并且所述环形中心匀场体基本围绕所述体部分的所述纵轴(LA)并且沿着所述体部分的所述纵轴(LA)延伸。所述匀场体系统还可以包括多个离散匀场体DS，所述多个离散匀场体DS位于所述CS的所述相对边缘中的边缘与所述腔的所述相对端部的邻近端部之间。还设想了，所述CS可以包括被层压在彼此上的多个匀场体层。根据一些实施例，所述匀场体系统还可以包括一个或多个轨道，所述一个或多个轨道中的每个均被配置为被耦合到多个所述DS。
根据本系统的又一实施例，提供一种调节磁共振(MR)系统的一个或多个精细匀场体的方法，所述磁共振系统具有带膛的主磁体，环形中心匀场体被定位在所述膛内，所述方法由MR系统的至少一个控制器来执行。所述方法可以包括以下动作：控制主磁体在主磁体的膛内输出额定场；采集主磁体的膛内的磁场的磁场图；并且基于对磁场图的分析来确定匀场体在对应的匀场体轨道上的最优位置。所述方法还可以包括以下动作：将具有针对精细匀场体的最优轨道位置的匀场体轨道中的至少一个插入到主磁体的膛中。所述方法还可以包括以下动作：使用锁定机构来锁定被插入在主磁体的膛中的至少一个匀场体轨道。此外，所述方法可以包括以下以下：选择匀场体轨道，所述匀场体轨道具有根据所确定的最优匀场体位置的被耦合到所述匀场体轨道的精细匀场体的配置。根据一些实施例，体的所有匀场体轨道可以位于腔内，不论匀场体在对应轨道上的位置或者即使对应的轨道不包括匀场体，如针对多个轨道中的一些可以是这种情况。
附图说明
在以下示范性实施例中并参考附图来进一步详细解释本发明，其中，相同或相似的元件由相同的附图标记部分地指示，并且各种示范性实施例的特征是可组合的。在附图中：
图1示出了根据本系统的实施例的诸如具有匀场系统的MR-LINAC系统的系统的部分的剖面侧视图；
图2A示出了根据本系统的实施例的沿着图1的线2A-2A获取的MR-LINAC系统的部分的截面视图；
图2B示出了根据本系统的又一实施例的沿着图1的说明性截面所获取的MR-LINAC系统的部分的端部视图；
图2C示出了根据本系统的实施例的包括螺旋中心匀场体的MR-LINAC系统的部分的截面视图；
图2D示出了根据本系统的实施例的沿着图1的线2A-2A获取的MR-LINAC系统的部分的截面视图；
图3示出了根据本系统的实施例的MR-LINAC系统的部分的部分剖面分解透视视图；
图4示出了根据本系统的实施例的沿着图1的线2A-2A获取的MR-LINAC系统的部分的截面视图；
图5示出了根据本系统的实施例的沿着图2B的线5-5获取的系统100的部分的部分剖面侧视图；
图6是根据本系统的实施例的示出MR-LINAC系统的低阶项的部分的图600；
图7示出了根据本系统的实施例的系统700的部分；以及
图8示出了根据本系统的实施例的实施方式范例，其中，匀场体轨道可以被安装在梯度线圈中而不是直接安装到磁体的膛。
具体实施方式
以下是当结合附图阅读时将证明上述特征和优点以及另外的特征和优点的说明性实施例的描述。在以下描述中，出于解释而非限制的目的，将阐述说明性细节，诸如架构、接口、技术、元件属性等。然而，对本领域技术人员而言显而易见的是，背离这些细节的其他实施例将仍然被理解为在权利要求书的范围内。此外，出于简明的目的，公知设备、电路、工具、技术和方法的详细描述被省略，从而不使对本系统的描述模糊。应当明确理解，附图出于图示目的被包括，而不表示本系统的整个范围。在附图中，不同图中的类似附图标记可以指代类似的元件。此外，在一些图中，出于简明的目的可以不示出交叉影线。
本系统涉及出于治疗目的使用传入到MRI系统中的辐射源的辐射治疗设备和方法。例如，本系统可以适用于优先破坏患病组织同时避免健康组织。一个这样的辐射治疗设备例如包括线性加速器(LINAC)，所述线性加速器可以生成并且发射通过MRI设备的体的腔内的排除区(Ez)的至少一个辐射射束。Ez可以具有相对端部并且位于腔内，在由LINAC发射的至少一个辐射射束的路径中。根据本系统的另外的实施例，可以提供一种作为辐射源的磁共振线性加速器(MR-LINAC)装置。
出于简化以下讨论的目的，将关于作为辐射源操作的LINAC和MR-LINAC系统来讨论本系统的实施例。然而，应当明确理解，本系统的实施例也可以关于与本系统的实施例协作的其他辐射源适当地被应用。这样一来，在本文中对LINAC和MR-LINAC的使用应当被理解为包括利用也可以适当地被应用的其他辐射源的系统。
本系统的实施例可以采用匀场方法，所述匀场方法通过例如在核磁共振(NMR)样本上消除梯度来校正主磁体的主磁场中的不均一性。因此，可以获得主磁场的期望均匀性(例如均一性)，这对于期望的图像质量是必须的。根据本系统的实施例的匀场方法可以使用无源匀场方法来补偿在主磁体的主磁场中的不利影响。这些无源匀场方法依赖于匀场体(例如，无源匀场体)，所述匀场体可以由诸如匀场体铁(或其他铁磁性材料)的匀场体材料形成并且可以被放置在相对于对应的MRI-LINAC系统的主磁体的一个或多个期望位置。匀场体轨道可以跨越主磁体的膛的长度的部分并且可以具有在预先确定的位置处与其耦合的匀场体。因此，匀场体轨道上的这些预先确定的匀场体位置可以占据有匀场体，而其他匀场体位置不占据有匀场体。可以由根据本系统的实施例操作的匀场软件来进行对是否利用匀场体(例如，由匀场体铁制成的)占据匀场体位置的决定。还设想，本系统的实施例还可以采用有源匀场体。
图1示出了根据本系统的实施例的系统的部分的剖面侧视图，其说明性地被示出为包括根据本系统的实施例的匀场系统的MR-LINAC系统100(出于简明的目的在下文被称为系统100)。如上所述，尽管所讨论的实施例涉及MR-LINAC系统，但是该说明性讨论应当被理解为包括涉及可以适当地被应用的其他辐射源的讨论。
系统100可以包括控制器110、存储器、显示器、体102、诸如线性加速器(LINAC)120的辐射源、匀场系统108、主磁体、梯度线圈140以及射频(RF)换能器。可以提供可移动患者支撑体以支撑患者101并且例如在控制器110的控制下将患者101定位于期望的位置和/或取向中。
控制器110可以控制系统100的整体操作并且可以包括一个或多个逻辑器件，诸如处理器(例如，微处理器等)等。此外，控制器可以从RF换能器接收回波信息并且重建所述回波信息。然后所重建的回波信息可以针对稍后的使用被储存在存储器中，和/或被绘制在显示器上。
梯度线圈140可以包括一个或多个梯度线圈(例如，x-梯度线圈、y-梯度线圈和z-梯度线圈)，所述一个或多个梯度线圈可以在控制器110的控制下产生在一个或多个方向中的一个或多个梯度场。RF换能器可以在控制器110的控制下在腔内发送RF脉冲和/或从所述腔接收回波信息。例如，RF换能器可以被控制以在测试患者101处发送RF脉冲和/或从所述测试患者接收回波信息。
一个或多个主磁体可以包括膛并且可以被配置为在腔106内生成基本上均一的主磁场。一个或多个主磁体可以由超导材料形成。
体102可以包括腔106中的一个或多个，所述腔位于相对端部105之间并且可以被配置为接收患者101，使得患者101的至少部分可以位于诸如感兴趣体积(VOI)103的扫描体积内。一个或多个开口104可以位于各自的相对端部105中的每个处。腔106可以具有排除区(Ez)，所述排除区具有相对端部109并且位于非排除区(Nz)之间，所述非排除区位于Ez的相对端部109与邻近的开口104之间。腔106可以具有内壁116并且可以被配置使得其至少部分位于一个或多个主磁体的膛内。然而，出于简明的目的，将假设，腔106与所述一个或多个主磁体的膛对应。体102可以包括一个或多个其他腔，主磁体可以至少部分位于所述一个或多个其他腔中。此外，体102可以包括冷却机构，以冷却所述主磁体。
LINAC120可以包括一个或多个辐射枪(例如，诸如LINAC发射器的辐射源)，所述一个或多个辐射枪被说明性地示出为辐射枪120'，其可以将辐射射束121发射到Ez中或者否则通过Ez。因此，Ez可以与辐射射束121穿过的区(例如，辐射区(Rz))对应。由Ez定义的区(或体积)还可以被视为处置区。辐射射束121可以包括一个或多个辐射射束，所述一个或多个辐射射束可以由诸如LINAC的辐射源输出并且可以被聚焦到一个或多个位置中。诸如LINAC的辐射源可以被安装到可控构件，诸如万向节、机架等，所述可控构件可以将LINAC移动到期望位置中(例如，具有一个或多个自由度)。例如，在一些实施例中，该可控构件可以关于体102将LINAC旋转360度。可控构件可以由用户和/或控制器110来控制。相应地，在一些实施例中，可控构件可以由控制器110控制以相对于体102将LINAC120定位和/或取向在期望位置中。
匀场系统108的至少部分可以位于腔106内并且可以被配置为增强腔106内的主磁场的均匀性(例如，以校正不均一性)。匀场系统108可以被配置为使用有源和/或无源匀场方法。例如，有源匀场方法可以使用由控制器110控制的匀场线圈来执行，并且无源匀场方法可以使用被安装在匀场体位置处的一个或多个无源匀场体来执行。诸如无源匀场体的匀场体的至少部分可以在辐射射束121的路径中。无源匀场体可以使用诸如定位的任何合适的材料来形成，并且可以在辐射射束121的路径内提供匀场体能力，如将在别处描述的。例如，在一些实施例中，无源匀场体可以由诸如电工钢、低碳钢、镍和/或诸如此类的磁性材料形成。
无源匀场体可以包括离散匀场体(DS)112和DS113以及中心匀场体(CS)114，其中每个可以被布置为使用根据本系统的实施例执行的匀场方法来改进辐射场的均一性。例如，DS112可以被定位在位于仅在Nz中的腔106内的匀场体位置处并且可以使用一种或多种任何合适的方法被耦合到体102，诸如可移除轨道150或直接耦合到体102。DS112可以使用诸如螺栓、螺钉、锚钉、粘合剂、摩擦配合件、轨道等的任何合适的方法被耦合到轨道150。类似地，DS113可以被定位在位于仅在Nz中的腔106内的匀场体位置处，并且可以利用诸如螺栓、螺钉、锚钉、粘合剂、摩擦配合件、轨道等的一种或多种任何合适的方法被耦合到体102。可以通过任何合适的方法，诸如根据本系统的实施例操作的匀场方法，来选择DS112和113的位置。DS112和/或113可以具有各种形状和/或尺寸并且可以包括匀场体铁的一个或多个层。例如，在一些实施例中，DS112和/或113可以被形成具有正方形、矩形和圆形形状中的一个或多个。此外，在一些实施例中，DS112和/或113可以包括被焊接在一起的例如厚匀场体铁的多个层。顶部层(例如，距膛的内表面最远的层)可以包括埋头孔，这可以实现额外的匀场能力，因为匀场体紧固件不再坐落于匀场体的顶部上，而是由匀场体包围。DS112和/或113还可以包括各种厚度的垫片型匀场体(以降低离散化误差)。DS113可以与匀场体112具有相似的或不同的形状和/或尺寸。
根据本系统的实施例，CS114可以位于Ez内，使得其可以在辐射射束121的路径内提供匀场能力以增强主磁场的均匀性(例如，以校正不均一性)。这可以使得系统100能够根据需要来满足或超过一个或多个均匀性规范，诸如BeethovenTM均匀性规范。DS112可以在方位角上是离散的，同时CS114相对于体102的纵轴(LA)可以在方位角上是基本连续的。
CS114可以由诸如电工钢或低碳钢等的任何合适的匀场材料形成，并且可以具有基本上对应于Ez的相对端部109的相对边缘131，使得CS114跨越Ez的至少长度。当从侧面查看时，CS114可以形成具有均匀厚度的环形形状(例如，环)(参见图2A)，并且可以由一个或多个环(例如，单个环或子环的集合)形成。当CS114由一个或多个环形成时，这些环可以被称为子环并且可以例如在安装后彼此层压。根据一些实施例，CS114可以由采取均匀厚度的环的形式的无源匀场体铁形成。因为CS114可以具有均匀厚度，因此可以从其穿过的辐射射束121可以是均匀的并且递送与入射角度无关的可预测剂量。
备选地，可以通过设计具有偏置(已知偏移)的磁体来创建Ez以生成基本类似于利用CS将产生的项(例如，参见图6)。然而，可以容易认识到，这种策略可能是较低效的，因为所有单元可能需要具有相同的偏置，不管磁体制造公差是否要求所述偏置。根据本系统的实施例，DS然后将修正施加于所有磁体的偏置以及个体磁体公差。
图2A示出了根据本系统的实施例的沿着图1的线2A-2A获取的MR-LINAC系统100的部分的截面视图。CS114可以由被层压在彼此上的多个环形子环114-1至114-M(总体而言，114-x)形成，并且每个环形子环由箔状匀场体层形成并且具有相对边缘(例如，参见图1的131)和端部132。由于环形子环114-x中的每个可以类似于彼此，因此出于简明的目的，将讨论仅单个子环114-1。邻近端部132可以彼此稍微分离从而形成接缝区134(例如，间隙)，所述接缝区例如在定位之后可以被填充有填充物136。因此，CS114可以使用多个箔状匀场体层来形成，每个箔状匀场体层形成对应的匀场体环114-x并且其可以例如基本上叠加在彼此上。因此，CS114可以被视为由诸如匀场体环114-x的多个匀场体层形成。每个CS114-x可以关于纵轴La旋转(例如，旋转从各自的CS114-x的端部132测量的角θ)从而基本螺旋形转动，和/或关于纵轴旋转(其中，被测量为这样的角，即所述角具有在纵轴La处的顶点并且延伸通过各自的CS114-x的邻近端部132)。然而，在一些实施例中，CS114-x中的一个或多个可以关于纵轴La转动、螺旋和/或旋转多于一周。CS114-x可以旋转地偏离邻近CS114-x诸如角阿尔法(α)，使得接缝134关于腔106的纵轴(La)交错，如示出的。这可以最小化最差情况下的非均匀衰减并且便于CS114的安装。在备选配置中，CA114可以使用无缝技术来构造。出于简明的目的，没有示出梯度线圈140。
根据一些实施例，诸如匀场体环的114-x的CS114的一个或多个部分可以由变化饱和感应的材料形成，以最大化匀场能力(由高饱和感应材料提供)从而校正大磁体公差或环境屏蔽，以及改进的匀场体粒度(由低饱和感应材料提供)从而针对最好匀场准确性和最终系统场均匀性而降低离散化误差。如可以认识到的，根据本系统的实施例的变化饱和感应的材料的使用对于除了所描述的MR-LINAC系统之外的其他MR系统也是有用的，因此描述应该被理解为包括利用那些其他辐射源的那些系统。
低饱和感应材料实现使用例如标准厚度的金属和能够足够厚的箔的非常准确的解离散化，使得可以在安装对应的CS或其部分(例如，匀场体环114-x)期间容易地处理它们(例如，没有损坏)。例如，在一些实施例中，可以在安装于腔106内之前完成CS114。然而，在另外的实施例中，CS114可以通过在独立的时间处在腔内安装其各个部分来完成。例如，匀场体环114-x可以一次一个地被安装在腔内从而形成CS114。邻近匀场体环114-x可以使用诸如粘合剂、压力等的任何合适的方法被彼此附接。
在各自的接缝区134处的间隙可以被视为非均匀区域并且可以被填充有填充物136。该填充物136可以具有与对应的的匀场体环114-x的密度基本相同的密度，从而保持射束衰减均匀。根据本系统的实施例，对填充物的利用可以防止或抑制由于对应的接缝区134的间隙的非均匀区域导致在规定剂量内的不均匀性。换言之，间隙填充物可以被配置为缓解中心匀场体接缝对所递送的剂量的影响。还设想了，CS114或其部分可以根据需要被封装在诸如环氧树脂的用于保护的合适材料中。
图2B示出了根据本系统的实施例的MR-LINAC系统100的部分的端部视图。邻近DS112被说明性地示出为为由间隙分离。如可以容易认识到的，能够变化间隙的尺寸。CS114可以具有大于、等于或小于DS112的厚度的厚度。
图2C示出了根据本系统的实施例的包括螺旋中心匀场体214的MR-LINAC系统200C的部分的截面视图。MR-LINAC系统200C可以类似于图2A中所示的系统100并且包括腔206，CS214被定位在所述腔中。然而，CS214包括至少一匝(说明性地示出2个)，如从端部232测量的。CS214被一次或多次螺旋地缠绕在其自身上从而形成具有期望厚度的层压CS214。CS214可以被视为是连续的，因为它可以形成一个或多个匝。通过降低或完全消除接缝区，CS214可以最小化来自接缝区(例如，图2A中所示的CS114的接缝区134)处的非均匀区域的非均匀衰减。在一些实施例中，CS214可以包括任何数量的匝(例如，3、4、5、6等)。CS114的邻近层可以使用诸如粘合剂、压力等的任何合适的方法被彼此附接。
图2D示出了根据本系统的实施例的沿着图1的线2A-2A获取的MR-LINAC系统100的部分的截面视图，所述系统说明性包括具有相对边缘的多个层的CS，其中，每个层的间隙被对齐。该实施例类似于图2A中所示的实施例。然而，不同于使图2A中所示的匀场体环114-x的接缝区134交错，间隙134可以彼此对齐，使得它们可以彼此一致(例如，一个或多个，诸如所有的交错间隙可以彼此对齐)。此外，匀场体环114-x可以被取向，使得间隙134的非均匀区域可以避免辐射区并因此避免由辐射射束121穿过。可以提供填充物以填充间隙134，如本文将讨论的。例如，在一些实施例中，间隙134可以位于使用期间未由辐射射束121穿过的区内。
图3示出了根据本系统的实施例的系统100的部分的部分剖面分解透视视图。多个DS112可以被安装在磁体的膛106或者一个或多个轨道150中的对应的轨道150上或以其他方式与其耦合。轨道150可以可滑动地接合接收轨道151，所述接收轨道可以被耦合到体102。如别处将描述的锁定系统可以将轨道151锁定在期望位置中。出于简明的目的，将假设系统100可以是关于一个或多个轴基本对称的，虽然这并不是要求的。因此，后视图未被示出。
图4示出了根据本系统的实施例的沿着图1的线2A-2A获取的MR-LINAC系统100的部分的截面视图。该实施例类似于图2A中所示的实施例，并且包括类似于CS114的CS414。然而，CS414可以包括一个或多个内层440(例如，“内层”)，所述一个或多个内层可以匹配CS414的匀场体铁辐射吸收。一个或多个内层440可以使用任何合适的方法(例如，粘合剂、环氧树脂等)被耦合到CS414。此外，当CS414由多个层形成时，这些层可以使用诸如粘合剂等的任何合适的方法被耦合(例如，层压)到彼此。一个或多个内层440可以由诸如非磁性材料的任何合适的材料形成，并且可以被配置为匹配中心匀场体CS414的匀场体铁辐射吸收，从而从系统到系统地维持均匀衰减。通过结合磁性中心匀场体层使用非磁性中心匀场体层来维持MR-LINAC系统之间的恒定辐射吸收，以产生固定的辐射吸收单元。以这种方式，可以生产具有基本相同的射束衰减同时降低所要求的LINAC射束校准的幅度的MR-LINAC系统。
现在将讨论用于附接和/或约束匀场体系统的部分的若干方法。根据本系统的实施例，可以提供中心环约束(CRR)以相对于MR-LINAC系统的期望部分(诸如，体或其部分，诸如体的轨道或腔)将CS或其部分保持在期望位置中。CRR可以包括任何合适的方法，诸如粘合剂、栓销、螺钉、偏置构件(例如，扣环)、螺栓、锚钉等。例如，在一些实施例中，CRR可以包括粘合剂，所述粘合剂对辐射可以是鲁棒的，所述辐射可以由根据本系统的实施例进行操作的MR-LINAC系统生成。所述粘合剂可以包括硅树脂粘合剂等，其可以将诸如匀场体和体的表面的邻近表面粘合在一起。例如，粘合剂可以位于CS114与体102的表面(诸如腔106的内壁116的表面)之间从而将CS114耦合到体102。因此，CRR可以将CS114定位在Ez的至少部分内的期望位置处。
当CRR包括安装凸耳或安装环时，可以期望将安装凸耳或安装环定位在Ez的外部在Nz的邻近区中。例如，在其中CRR包括非基本均匀的元件的实施例中，所述元件可以在于EZ的外部。相应地，CS的相对边缘中的一个或多个可以延伸到Nz中从而容纳可以穿过CS中的开口的安装凸耳或安装环。因此，当使用安装凸耳或安装环来将CS耦合到体时，CS可以比当使用粘合剂时更长(如在相对边缘之间测量的)(例如，以适应安装方法如凸耳或环)。因此，使用粘合剂将CS耦合到体的益处在于：与当使用诸如凸耳或环的其他安装方法作为CRR时可能要求的相比，CS可以具有更短的轴向长度。还设想了，可以使用任何合适的附接方法或方法的组合来将CS定位在MR-LINAC系统的体的腔内，诸如摩擦配合件、螺钉、栓销、锚钉、凸耳、偏置构件、凸缘等。根据本系统的另外的实施例,CRR可以包括非磁性偏置构件，诸如扣环等，其可以将CS定位在体的腔内的期望位置中。在安装期间，扣环可以被压缩且然后被释放以施加压力，从而保持CS紧靠腔的内壁。还设想了，可以根据需要使用诸如环氧树脂等的任何合适的封装材料来整体或部分封装CS。诸如环氧树脂封的装方法的使用可以为CS提供增加的保护以抵抗损坏。
图5示出了根据本系统的实施例的沿图2B的线5-5获取的系统100的部分的部分剖面侧视图。出于简明的目的，未示出梯度线圈140。
DS112和/或113和/或CS114可以被配置为接收期望附接方法。例如，如果螺钉或凸耳被用于将DS112中的一个或多个安装到对应的轨道150，那么这些DS112可以包括例如被配置为接收用于安装的螺钉或凸耳的开口。Ez可以至少部分对应于辐射/治疗区。
对于CS114的长度，CS114的相对边缘131并且可以沿着腔106的纵轴LA延伸，使得它至少延伸达到或轴向上超过Ez的邻近相对端部。位于Ez的端部之间且在邻近相对边缘131内的CS114的部分可以包括安装区，所述安装区可以被配置为接收期望安装方法。例如，安装区中的一个或多个可以包括开口(例如，对CS114打孔或以其他方式裁剪)以接收螺栓、螺钉、凸耳或(一个或多个)其他安装构件，这些可以被耦合到体102以将CS114相对于体102定位在期望位置中。然而，在另外的实施例中，设想了，相对边缘131中的一个或多个可以被焊接到体102或者其部分。尽管CS114的相对边缘131可以延伸到Nz中，但是DS112和/或DS113不能延伸到Ez中。在一些实施例中，取决于所使用的安装方法的类型，CS114的相对边缘131中的一个或多个可以延伸达到或超过Ez的相对端。例如，如果粘合剂或焊接被用作将CS114安装到体102的方法，那么CS114可以具有这样的相对边缘131，即所述相对边缘可以延伸达到或稍微越过Ez的相对端部中的邻近的一个。相应地，安装区可以是几乎不存在或非常小的。然而，如果短桩或螺栓被用作将CS114安装到体102的方法，那么CS114可以具有这样的相对边缘131，即所述相对边缘可以延伸达到Ez的相对端中的邻近的一个，从而形成可以被配置为接收期望安装方法(例如，用于接收短桩等的开口)的更大安装区。
DS112和113可以彼此不同。例如，DS112可以是第一类型的(例如，关于材料、形状、尺寸、层、安装方法等)，而DS113可以是不同的类型的。诸如第一类型的匀场体(例如，DS112)的多个匀场体可以被耦合到对应的轨道150并且可以形成匀场体轨道块组件135。每个轨道150可以被配置为被耦合到体102和/或与体102脱离。相应地，每个匀场体轨道块组件135可以作为一体可滑动地附被接到体102或从体102移除。例如，具有期望匀场体配置的匀场体轨道块组件135可以被可滑动地插入到体102中(如箭头所示)，并且使用任何合适的锁定机制被锁定就位，从而简化匀场过程。可以通过在相对方向上可滑动地移除对应的匀场体轨道块组件135来实现移除。因此，一个或多个匀场体轨道块组件135可以充当匀场体盒，所述匀场体盒可以作为一体被插入到体102中和/或从体102移除。相应地，用户可以在体102的膛106的外部组装匀场体轨道块组件135，这可以降低对系统100进行精细匀场所需的时间。匀场体轨道块组件135中的一个或多个可以具有相似或不同的匀场体配置。体102可以包括匀场体轨道接收机构，所述机构可以被配置为被耦合到对应的匀场体轨道150，使得匀场体轨道块组件535可以从在体102的对应的端部上的开口104被插入和/或固定。
匀场体中的一个或多个可以被安装/调节在用于调节系统600的匀场的位点。例如，为了改变DS112的配置，具有期望精细匀场体配置的匀场体轨道块组件135可以被安装在腔106中并且使用任何合适的锁定方法被锁定就位。因此，匀场体轨道块组件135中的一个或多个可以容易地从体102移除，使得可以通过在轨道150在体102的腔106外部时移除DS112或将DS112插入在轨道150上的期望匀场体位置处来改变DS112的配置，以便于用户使用。设想了，在一些实施例中，轨道150可以被预配置有匀场体(例如，在工厂中)，而在其他实施例中，用户根据需要改变匀场体的布置。
根据本系统的实施例，中心匀场体环可以被安装在系统的主磁体的膛上和/或梯度线圈的外直径(OD)上，如例如图8所示的。此外，设想了，一些系统可以接收工厂预匀场体配置，所述工厂预匀场体配置可以包括例如将中心匀场体安装在磁体的膛中并且占据粗略匀场体位置。然后匀场体轨道可以被用于现场的精细匀场。还设想了，根据本系统的实施例，可以在每磁体的基础上优化中心环厚度以提供有效的匀场。依赖于所有磁体上的相同匀场体环(或相同的设计偏置，从而产生基本类似于CS的效果)的方法将可能导致磁体中的多数上的匀场被不充分地匀场化，以便使得异常值(outlier)可用。还设想了，可以通过应用如上所述的“虚设”(非磁性)中心匀场体层，来在这样的系统(诸如所有的MR-LINAC系统)上将射束衰减进行匹配。这些虚设匀场体层可以是非磁性匀场体层，其可以被添加以在所有这样的系统(例如，所有这样的LINAC系统)上实现期望的(例如，匹配的或相同的)射束路径衰减，并且在特定实例中，其可以被直接添加到中心匀场体铁的内表面或体的内表面。例如，一些磁体可以需要很多层的中心匀场体铁，而其他磁体可以需要较少层(如果需要的话)的中心匀场体铁。相应地，如果没有中心匀场体铁的层被安装在主膛中，那么虚设匀场体层可以被直接应用于中心区域中的主膛的内表面。
现在将参考图6描述根据本系统的实施例形成的MR-LINAC系统的测试结果，图6是曲线图600，其示出根据本系统的实施例的MR-LINAC系统的低阶项的部分。曲线图600图示了根据本系统的实施例确定的模拟项(例如，Z1、Z2、Z4和Z6(总体而言为Zx，其中，x是任意偶整数))。所述项针对具有分别为1x1cm的宽度(例如，沿着MR-LINAC系统的纵轴(La)延伸)和厚度的理论铁环进行模拟。针对建模，铁环被假设为被定位在根据本系统的实施例的MR-LINAC的匀场体系统的半径(例如，从LA轴到匀场体系统的匀场体位置的质心测量的)处。位于线601的左侧的项Zx的部分(例如，CS的边缘)如果不是不可能的则也难以使用常规匀场方法来达到。然而，项Zx的所述部分在使用根据本系统的实施例的匀场方法的MR-LINAC系统中被获得。因此，诸如图1所示的根据本系统的实施例的匀场方法(其使用位于MR-LINAC系统的排除区内的CS114)提供当在离散匀场体被排除于射束路径之外的情况下使用常规匀场方法时将不能达到的项Zx的部分。此外，包括包含根据本系统的实施例的匀场体的布置的MR-LINAC系统的其他系统可以使得根据本系统的实施例配置的系统能够满足世界级均匀性规范，诸如PhilipsIngenia规范。明确地，本系统的实施例可以适当地与不同于本文说明性讨论的LINAC辐射递送系统的辐射递送系统一起应用。这样一来，权利要求书应当被理解为例如可以向该系统提供相同或相似功能性的这样的其他辐射递送系统。
图7示出了根据本系统的实施例的系统700的部分。例如，本系统的部分可以包括处理器710(例如，控制器)，所述处理器操作性地被耦合到存储器720、诸如显示器730的绘制设备、传感器740、RF换能器760、磁性线圈792、线性加速器(LINAC)794以及用户输入设备770。存储器720可以是用于存储应用数据以及与所描述的操作有关的其他数据的任何类型的设备。应用数据和其他数据由处理器710接收以配置(例如，编程)处理器内部710，从而执行根据本系统的操作动作。这样配置的处理器710变得尤其适于根据本系统的实施例进行执行的专用机器。
所述操作动作可以包括通过例如控制任选的支撑体致动器、磁性线圈792和/或RF换能器760来配置MRI系统。支撑体致动器可以根据需要来控制患者的物理位置(例如，在x轴、y轴和z轴中)。LINAC可以由处理器710控制以输出具有期望形状、功率等的射束。磁性线圈792可以包括主磁性线圈、梯度线圈(例如，x-梯度线圈、y-梯度线圈和z-梯度线圈)、任选的匀场线圈，并且可以被控制来以期望的方向和/或强度发射主磁场和/或梯度场。控制器可以控制一个或多个电源以向磁性线圈792提供电源，使得在期望时间处发射期望磁场。RF换能器760可以被控制以在患者处发送RF脉冲和/或从所述患者接收回波信息。磁性线圈中的一个或多个可以操作于接收诸如(MR)回波信息的信号并且将它们变换(例如，使用本系统的实施例的一个或多个重建技术)为内容，所述内容可以包括能够被绘制在例如本系统的用户接口(UI)上(诸如，在显示器730等上)的图像信息(例如，静止图像或视频图像(例如，视频信息))、数据和/或图。此外，内容然后可以被存储在诸如存储器720的系统的存储器中，以便之后使用。因此，操作动作可以包括请求、提供和/或呈现内容，所述内容诸如是从回波信息获得的重建的图像信息。处理器710可以在诸如系统的显示器的系统的UI上呈现诸如图像信息的内容。
处理器710还可以控制LINAC的操作从而控制射束功率、焦点、强度等。处理器710还可以接收与LINAC的一个或多个辐射枪的位置有关的信息并且处理该信息以确定对应的一个或多个辐射枪的位置。用户输入部770可以包括键盘、鼠标、跟踪球或其他设备，诸如触敏显示器，其可以是独立的或者是系统的部分，诸如个人计算机、个人数字助理(PDA)、移动电话(例如，智能手机)、监控器、智能或非智能终端或用于经由任何可操作链路与处理器710通信的任何设备的部分。用户输入设备770可以可操作于与处理器710交互，包括实现在如本文描述的UI内的交互。显然，处理器710、存储器720、显示器730和/或用户输入设备770可以全部或部分是计算机系统或诸如MR-LINAC系统的其他设备的部分。
本系统的方法尤其适于由计算机软件程序来实施，这样的程序包含对应于由本系统描述和/或设想的个体步骤或动作中的一个或多个的模块。当然这样的程序可以被实现在计算机可读介质中，诸如集成芯片、外围设备或存储器，诸如存储器720或被耦合到处理器710的其他存储器。
存储器720中包含的程序和/或程序部分可以配置处理器710来实施本文公开的方法、操作动作和功能。所述存储器可以例如被分布在客户端和/或服务器或本地机之间，并且处理器710(其中，可以提供额外的处理器)也可以是分布式的或者可以是单个的。这些存储器可以被实施为电存储器、磁存储器或光学存储器或者这些类型或其他类型的存储设备的任何组合。此外，属于“存储器”应该被足够宽泛地解读为涵盖能够从由处理器710可访问的可寻址空间中的地址读出或写入到所述地址的任何信息。针对这种定义，通过网络可访问的信息仍然在该存储器内，例如，因为处理器710可以从网络检索所述信息，以便根据本系统进行操作。
本系统的实施例可以提供快速成像方法，以采集并重建图像。合适的应用可以包括诸如磁共振成像(MRI)系统的成像系统，所述磁共振成像系统可以包括用于输出辐射射束(例如，其可以被聚焦和/或引导到期望位置)的LINAC等，从而形成MR-LINAC系统。本系统的实施例可以在感兴趣体积(VOI)中提供均一的(或基本均一的)主磁场，这可以有利地将MR-引导的辐射治疗提供在处置或辐射区中，同时满足或超过有竞争力的均匀性规范，诸如IngeniaTM均匀性规范。此外，本系统的实施例可以提供均一的(或基本均一的)主磁场，而不会有匀场体系统的匀场体干扰被递送到位于系统的体的腔中的患者的辐射剂量(例如，来自LINAC)的可预测性。
尽管已经参考特定的示范性实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，本发明并不局限于此，而是可以做出形式和细节方面的各种改变，包括各种特征和实施例的组合，而不偏离本发明的精神和范围。本领域技术人员将容易想到本系统的另外的变型，并且这些变型由权利要求书所涵盖。
最后，上述讨论旨在仅仅作为本系统的图示，而不应被解读为将权利要求书限于任何特定的实施例或实施例的组。因此，尽管已经参考示范性实施例描述了本系统，但是还应当认识到，本领域技术人员可以设想多种修改和备选实施例，而不偏离在权利要求书中阐述的本系统的更宽且预期的精神和范围。此外，本文中包含的段落标题旨在便于查看，但并不旨在限制本系统的范围。因此，说明书和附图要被视为是说明性的，而并不旨在限制权利要求书的范围。
因此，说明书和附图要被视为是说明性的，而并不旨在限制权利要求书的范围。
在解读权利要求书时，应当理解：
a)词语“包括”不排除除了在给定的权利要求中列出的元件或动作以外的其他元件或动作的存在；
b)元件前面的词语“一”或“一个”不排除多个这样的元件的存在；
c)权利要求中的任何附图标记不限制其范围；
d)若干“单元”可以由相同项或者硬件或软件实施的结构或功能来表示；
e)所公开的元件中的任何可以包括硬件部分(例如包括分立的和集成的电子电路)、软件部分(例如计算机编程)及其任何组合；
f)硬件部分可以包括模拟部分和数字部分之一或两者；
g)除非以其他方式具体陈述，所公开的设备或其部分的中的任何可以组合在一起或者分立为另外的部分；
h)除非具体陈述，并不旨在要求动作或步骤的具体顺序；并且
i)术语“多个”元件包括两个或更多个所声明的元件，并且不暗示元件的任何特定数量范围；亦即，多个元件可以少至两个元件，并且可以包括不可测量数量的元件。

Claims (28)

1.一种磁共振(MR)装置(100、700)，包括：
体部分(102)，其包括腔(106)，所述腔具有第一端部和第二端部(105)以及位于所述第一端部和所述第二端部之一处的至少一个开口(104)，所述腔定义在所述第一端部与所述第二端部之间延伸的纵轴(LA)；
至少一个主磁体，其用于生成包括在所述腔内的基本均一的磁场的主磁场；
中心匀场体(CS)(114)，其形成具有相对边缘(131)的环，并且沿着所述腔的所述纵轴的长度延伸；以及
多个离散匀场体(DS)(112、113)，其位于所述CS与所述第一端部和所述第二端部中的至少一个之间。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述CS包括被层压在彼此上的多个环(114-1、114-2、114-N)。
3.如权利要求2所述的装置，其中，所述多个环中的每个具有彼此分离定位的相对端部，从而定义间隙(134)。
4.如权利要求3所述的装置，还包括位于所述间隙中的填充物(136)。
5.如权利要求3所述的装置，其中，所述环中的每个的所述间隙旋转地彼此偏移，从而被交错，其中，没有交叠的间隙。
6.如权利要求2所述的装置，其中，所述CS包括具有不同饱和感应的材料，以允许最大化由高饱和感应材料提供的匀场体能力，以及由低饱和感应材料提供的改进的匀场体粒度从而降低离散化误差两者。
7.如权利要求2所述的装置，其中，所述CS包括具有与磁性匀场体钢的辐射吸收值相似的辐射吸收值的非磁性材料，以控制从所述CS中穿过的LINAC射束的衰减。
8.如权利要求1所述的装置，还包括用于包围所述CS的至少表面的环氧树脂。
9.如权利要求1所述的装置，还包括扣环，所述扣环将所述CS置于紧靠体的邻近表面。
10.如权利要求1所述的装置，其中，所述多个DS中的至少一个由包括电工钢、低碳钢以及镍中的一种或多种的磁性材料形成。
11.如权利要求1所述的装置，其中，所述多个DS包括不同类型的匀场体。
12.如权利要求6所述的装置，还包括一个或多个轨道(150)，所述轨道中的每个被配置为被耦合到一个或多个DS，从而形成匀场体轨道块组件(135)。
13.如权利要求12所述的装置，其中，所述一个或多个轨道(150)还被配置为耦合到所述体部分。
14.如权利要求12所述的装置，其中，所述轨道还被配置为被耦合到梯度线圈并且位于所述梯度线圈内。
15.如权利要求1所述的装置，其中，所述CS还被配置为被耦合到梯度线圈的外侧直径和内侧直径中的至少一个。
16.如权利要求12所述的装置，还包括锁定机构，所述锁定机构用于将所述多个DS中的一个或多个锁定在体的所述腔内的期望位置中。
17.如权利要求1所述的装置，还包括位于所述腔内的排除区(Ez)，其中，所述CS的至少部分被定位在所述Ez内。
18.如权利要求1所述的装置，其中，所述CS和所述多个DS中的至少一个被配置为增强所述腔内的所述主磁场的均匀性。
19.如权利要求1所述的装置，还包括辐射源(120)，所述辐射源用于发射至少一个辐射射束(121)通过体的所述腔内的排除区(Ez)。
20.如权利要求1所述的装置，还包括万向节或机架，所述万向节或机架用于能够控制地定位LINAC以输出辐射射束通过Ez。
21.如权利要求1所述的装置，其中，所述CS包括环，所述环具有N匝从而形成螺旋缠绕的环，其中，N是大于二的整数。
22.如权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个主磁体包括不需要中心匀场体的磁体设计偏置。
23.一种磁共振(MR)装置(100、700)，包括：
体部分(102)，其包括腔(106)，所述腔具有第一端部和第二端部(105)以及位于所述第一端部和所述第二端部之一处的至少一个开口(104)，所述腔定义在所述第一端部与所述第二端部之间延伸的纵轴(LA)；
至少一个主磁体，其用于生成包括在所述腔内的基本均一的磁场的主磁场；以及
多个离散匀场体(DS)(112、113)，其位于排除区(Ez)的端部与所述第一端部和所述第二端部中的至少一个之间。
24.如权利要求23所述的装置，还包括中心匀场体(CS)(114)，所述中心匀场体形成环，所述环具有相对边缘(131)并且至少在所述Ez中沿着所述腔的所述纵轴LA的长度延伸。
25.一种磁共振装置(100、700)，包括：
体部分(102)，其包括腔(106)，所述腔具有相对端部(105)以及位于所述相对端部之一处的至少一个开口(104)，所述腔定义在第一端部与第二端部之间延伸的纵轴(LA)；
至少一个主磁体，其用于生成包括在所述腔内的基本均一的磁场的主磁场；
辐射源(120)，其用于发射通过所述腔的至少一个辐射射束(121)；以及
匀场体系统(108)，其包括具有相对边缘的环形中心匀场体(CS)，并且所述环形中心匀场体基本围绕所述体部分的所述纵轴(LA)并且沿着所述体部分的所述纵轴(LA)延伸。
26.如权利要求25所述的装置，其中，所述匀场体系统还包括多个离散匀场体DS(112、113)，所述多个离散匀场体DS位于所述CS的所述相对边缘中的边缘与所述腔的所述相对端部的邻近端部之间。
27.如权利要求26所述的装置，其中，所述CS包括被层压在彼此上的多个匀场体层。
28.如权利要求26所述的装置，其中，所述匀场体系统还包括一个或多个轨道(150)，所述一个或多个轨道中的每个均被配置为被耦合到多个所述DS。
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