CN106922173B - 磁共振成像接收线圈 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种磁共振天线(100)，其中，所述磁共振天线是表面线圈并且是接收线圈。所述磁共振天线包括一个或多个天线元件(104、404)。所述磁共振天线还包括针对所述天线元件的前置放大器(402)和用于支撑所述天线元件的线圈架(106)。所述线圈架用多孔材料制成。所述线圈架被分成辐照区(204)和至少一个降低辐射区(202、206)。针对所述天线元件中的每个的所述前置放大器定位于所述至少一个降低辐射区内。所述天线元件至少部分地位于所述辐照区内。所述辐照区从所述周界的第一边缘(208)连续地延伸到所述周界的第二边缘(210)。所述第一边缘和所述第二边缘是相对的边缘。

Description

磁共振成像接收线圈
技术领域
本发明涉及放射治疗，具体涉及与磁共振成像组合的放射治疗。
背景技术
在放射治疗(RT)的例行实践当中，对象相对于承载RT源的旋转弧的固定中心被定位。放置隐含着对象台的高度和横向调节两者。需要这种放置以对病变中的剂量进行超出能够通过从不同的角度施加RT射线获得的变化的优化。
MR和线性加速器(LINAC)的集成通过尤其是针对移动器官而言的改善的病变目标靶向打开了放射治疗的新视野。在实践性实施建议中，LINAC围绕对象旋转，从而从多个角度命中总目标体积(GTV)和临床目标体积(CTV)，同时使对周围组织的辐射曝光最小化。
磁共振设备和LINAC放射治疗源的组合是已知的。通常将LINAC源置于关于磁体的旋转扫描架上，并设计所述磁体以使得LINAC在所述磁体的零场区域中旋转。所述原理的另一具体特征是利用分裂梯度线圈，其避免了LINAC射束的衰减。
在Champagne等人的“A Novel Radiolucent Phased Array Design Suitableofr MR Guided Radiation Therapy”(Proc.Intl.Soc.Mag.Reson.Med 19(2011))中描述了用于磁共振成像的X射线透明相控阵。线圈被构建为使得铜与实体FR4基底的厚度的组合，使得它将会在X射线成像和辐射治疗期间是透明的。
发明内容
本发明提供了一种根据本发明的磁共振天线和医学仪器。在下文中给出了实施例。
如本领域技术人员将认识到的，本发明的各方面可以被实施为装置、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各方面可以采用以下形式：完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、驻留软件、微代码等)或在本文中全部被通称为“电路”、“模块”或“系统”的组合了软件方面和硬件方面的实施例。此外，本发明的各方面可以采用被实施在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，所述一个或多个计算机可读介质具有被实施在其上的计算机可执行代码。
可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。如在本文中所使用的“计算机可读存储介质”涵盖可以存储由计算设备的处理器可运行的指令的任何有形存储介质。计算机可读存储介质可以被称为计算机可读非瞬态存储介质。计算机可读存储介质也可以被称为有形计算机可读介质。在一些实施例中，计算机可读存储介质也能够存储能够由计算设备的处理器访问的数据。计算机可读存储媒介的范例包括但不限于：软盘、磁硬盘驱动器、固态硬盘、闪速存储器、USB拇指驱动器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、光盘、磁光盘以及处理器的寄存器文件。光盘的范例包括压缩盘(CD)和数字多用盘(DVD)，例如，CD-ROM、CD-RW、CD-R、DVD-ROM、DVD-RW或DVD-R盘。术语计算机可读存储介质还指能够由计算机设备经由网络或通信链路进行访问的各种类型的记录媒体。例如，数据可以通过调制解调器、互联网或局域网被检索。可以使用任何适当的介质来发送在计算机可读介质上实施的计算机可执行代码，所述任何适当的介质包括但不限于：无线、有线线缆、光纤线缆、RF等，或前面的任何合适的组合。
计算机可读信号介质可以包括在其中包含有计算机可执行代码的传播的数据信号，例如在基带中或作为载波的部分。这样的传播的信号可以采用各种形式中的任何形式，包括但不限于：电磁、光学或其任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是这样的任何计算机可读介质：所述计算机可读介质不是计算机可读存储介质并且能够传递、传播或传输用于由指令执行系统、装置或设备使用的程序或与指令执行系统、装置或设备结合使用的程序。
“计算机存储器”或“存储器”是计算机可读存储介质的范例。计算机存储器是能由处理器直接进行存取的任何存储器。“计算机存储设备”或“存储设备”是计算机可读存储介质的另外的范例。计算机存储设备是任何非易失性计算机可读存储介质。在一些实施例中，计算机存储设备也可以是计算机存储器，或者反之亦然。
本文中所使用的“处理器”涵盖能够运行程序或机器可执行指令或计算机可运行代码的电子部件。对包括“处理器”的计算设备的引用应当被解读为可能包含多于一个处理器或处理核。处理器例如可以是多核处理器。处理器也可以指在单个计算机系统内的或被分布在多个计算机系统之间的处理器的集合。术语计算设备也应当被解读为可能指多个计算设备的集合或网络，所述多个计算设备每个均包括一个或多个处理器。计算机可执行代码可以由可以在相同的计算设备内或者甚至可以被分布在多个计算设备上的多个处理器来运行。
计算机可执行代码可以包括令处理器执行本发明的方面的机器可执行指令或程序。用于执行针对本发明的各方面的操作的计算机可执行代码可以被写成一种或多种编程语言的任何组合，包括面向对象的编程语言(诸如，Java、Smalltalk、C++等)和常规程序编程语言(诸如，“C”编程语言或类似的编程语言)，并且被编译成机器可执行指令。在一些实例中，计算机可执行代码可以是高级语言的形式或是预编译的形式，并且可以与解释器联合使用，所述解释器在飞行中生成机器可执行指令。
计算机可执行代码可以完全在用户的计算机上、部分在用户的计算机上、作为单机软件包、部分在用户的计算机上并且部分在远程计算机上，或者完全在远程计算机或服务器上运行。在后一种场景中，远程计算机可以通过任何类型的网络被连接到用户的计算机，所述网络包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，或者可以连接到外部计算机(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)的连接。
参考根据本发明的实施例的流程图图示和/或方法、装置(系统)以及计算机程序产品的方框图描述了本发明的各方面。应当理解，在适当时能够由计算机可执行代码形式的计算机程序指令来实施流程图、图示和/或方框图的方框的每个方框或部分。还应当理解，当互不排斥时，可以对不同的流程图、图示和/或方框图中的方框进行组合。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器以产生机器，使得经由计算机或其他可编程数据处理装置的处理器运行的指令创建用于实施流程图和/或方框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的单元。
这些计算机程序指令也可以被存储在计算机可读介质中，所述计算机可读介质能够指导计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备来以特定方式起作用，使得被存储在计算机可读介质中的指令产生制品，所述制品包括实施在流程图和/或方框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的指令。
计算机程序指令可以被加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上，以使在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行一系列可操作步骤，以产生计算机实施的处理，使得在计算机或其他可编程装置上运行的指令提供用于实施在流程图和/或方框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的处理。
如在本文中所使用的“用户接口”是允许用户或操作者与计算机或计算机系统交互的接口。“用户接口”也可以被称为“人类接口设备”。用户接口可以向操作者提供信息或数据和/或从操作者接收信息或数据。用户接口可以使得来自操作者的输入能够被计算机接收，并且可以从计算机向用户提供输出。换言之，用户接口可以允许操作者控制或操纵计算机，并且接口可以允许计算机指示操作者的控制或操纵的效果。显示器或图形用户接口上对数据或信息的显示是向操作者提供信息的范例。通过键盘、鼠标、跟踪球、触控板、指点杆、图形输入板、操纵杆、游戏手柄、网络摄像头、头戴式受话器、脚踏板、有线手套、跳舞毯、遥控器以及加速度计来接收数据都是使得能够从操作者接收信息或数据的用户接口部件的范例。
如在本文中所使用的“硬件接口”涵盖使得计算机系统的处理器能够与外部计算设备和/或装置交互和/或控制外部计算设备和/或装置的接口。硬件接口可以允许处理器向外部计算设备和/或装置发送控制信号或指令。硬件接口也可以使得处理器能够与外部计算设备和/或装置交换数据。硬件接口的范例包括但不限于：通用串行总线、IEEE 1394端口、并行端口、IEEE1284端口、串行端口、RS-232端口、IEEE-488端口、蓝牙连接、无线局域网连接、TCP/IP连接、以太网连接、控制电压接口、MIDI接口、模拟输入接口以及数字输入接口。
在本文中所使用的“显示器”或“显示设备”涵盖适用于显示图像或数据的输出设备或用户接口。显示器可以输出视觉、听觉和或触觉的数据。显示器的范例包括，但不限于：计算机监视器、电视屏幕、触摸屏、触觉电子显示器、盲文屏幕、阴极射线管(CRT)、存储管、双稳显示器、电子纸、矢量显示器、平板显示器、真空荧光显示器(VF)、发光二极管(LED)显示器、电致发光显示器(ELD)、等离子显示面板(PDP)、液晶显示器(LCD)、有机发光二极管显示器(OLED)、投影仪以及头戴式显示器。
磁共振(MR)数据在本文中被定义为是在磁共振成像扫描期间由磁共振装置的天线对通过原子自旋发射的射频信号的所记录的测量结果。磁共振数据是医学图像数据的范例。磁共振成像(MRI)图像在本文中被定义为是对在磁共振成像数据内包含的解剖结构数据所重建的二维可视化或三维可视化。能够使用计算机来执行该可视化。磁共振数据的一部分也可以指“击发(shot)”。导航数据是磁共振数据的范例，并且通常表示对象的位置或运动状态。
在一个方面，本发明提供了一种磁共振天线。所述磁共振天线是表面线圈。所述磁共振天线是接收线圈。所述磁共振天线包括一个或多个天线元件。所述一个或多个天线元件是导电的且是薄的，以便仅有限地阻挡X射线辐射。所述一个或多个天线元件可以例如包括铜、银、铝。所述一个或多个天线元件可以例如由铜带制成。所述磁共振天线还包括针对所述多个天线元件或各天线元件的组合的前置放大器。所述磁共振天线还包括用于支撑所述天线元件中的一个或多个的线圈架。所述线圈架由多孔材料形成。所述线圈架被分成辐照区和至少一个降低辐射区。针对所述一个或多个天线元件中的每一个的所述前置放大器定位于所述至少一个降低辐射区内。所述一个或多个天线元件至少部分地位于所述辐照区内。所述线圈架具有形成边缘的周界。所述磁共振天线是表面线圈。因此，尽管所述表面线圈可以不是平坦的，但是它主导地具有由边缘界定的表面。所述边缘关于所述表面线圈的所述周界延伸。所述辐照区从所述周界的第一边缘连续地延伸到所述周界的第二边缘。所述第一边缘和所述第二边缘是相对或对置的边缘。该范例或实施例可以是有用的，因为相比于实心材料，多孔材料的使用可以减少X射线辐射额吸收。如本文中使用的‘X射线’辐射包含能量在100eV至10MeV之间变动的高能光子。在说明书和权利要求书中，X射线可以用伽马辐射来代替。如本文中使用的‘伽马辐射’包含500keV至10MeV。相比于实心材料，多孔材料的使用也可以实现结构上更强的天线。
在与X射线系统一起使用的一些磁共振天线中，用于线圈架的材料的厚度被改变，使得它通过磁共振天线来平衡或使辐射的吸收均匀。然而，对于利用X射线辐射来辐照磁共振天线，这是不希望的。更希望尽可能减少被磁共振天线吸收的辐射量。
相比于FR4或其他材料，多孔材料的用途是多孔材料可以更易于形成为不同的形状。多孔材料的使用也可以减少康普顿散射。相比于用其他材料制成的天线，多孔材料的使用也可以提供磁共振天线具有更大的体积和/或在力学上更稳定。
在另一实施例中，所述线圈架被层压到所述一个或多个天线元件。
在另一实施例中，所述一个或多个天线元件被形成在柔性印刷电路板上。所述柔性印刷电路板可以被粘结或被层压到线圈架。
在另一实施例中，所述线圈架是刚性的。
在另一实施例中，所述多孔材料是以下中的任一种：泡沫、发泡聚丙烯、聚氨酯泡沫、聚酰亚胺泡沫、聚醚醚酮(PEEK)泡沫、波纹结构、波纹纸板、以及蜂窝结构，和/或对1.8MeV与8MeV之间的X射线辐射具有小于2％的衰减。在另一实施例中，所述多孔材料对1.8MeV与8MeV之间的X射线辐射具有小于1％的衰减。
在另一实施例中，所述线圈架是刚性的。所述线圈架由0.2与0.8微米厚之间的实心塑料形成。
作为替代选择，所述线圈架也可以由0.2与0.8微米厚之间的聚碳酸酯层形成。
在另一实施例中，当从所述线圈架到所述多个天线元件的方向观察时，所述线圈架从所述第二边缘到所述第二边缘的横截面主要为凸形。凸形形状是当观察者正在沿磁共振天线方向观看时，并且所述线圈架比所述天线元件更靠近观察者。
替代地，当从所述表面的方向观察时，所述线圈架从所述第一边缘到所述第二边缘的横截面主要为凸形，如稍后将会在下文中界定的。
在另一实施例中，所述线圈架从所述第一边缘到所述第二边缘的横截面为至少部分地弯曲的或为弯曲的以形成凸形表面。
在另一实施例中，所述磁共振天线在形状上为矩形或主要为正方形。
在另一实施例中，所述横截面是以下中的任一个：半圆；包括直段和圆化的段；大致平坦，所述第一边缘和所述第二边缘附近具有圆化部分；以及一系列连接的直段。
在另一实施例中，所述线圈架包括用于将所述磁共振天线附接到对象支撑体的一个或多个安装固定机构。该实施例可以是有益的，因为所述磁共振天线可以以已知的几何关系被附加到所述对象支撑体。在这种情况下，考虑X射线辐射治疗期间由磁共振天线的辐射吸收量可以是可能的。
在另一实施例中，所述线圈架是柔性的。例如，所述线圈架可以由柔性塑料制成。在其他范例中，所述线圈架可以是织物或纺织品。在其他范例中，所述线圈架可以由非编织纤维或非编织织物形成。例如，纸、自然纤维、或其他这样的结构可以被使用。
在另一实施例中，所述一个或多个天线元件(例如铜带)被形成在柔性印刷电路板上。所述柔性印刷电路板被附接到所述线圈架。这可以被替代地措辞为，所述一个或多个天线元件包括柔性印刷电路板。所述柔性印刷电路板可以被层压或被粘结到所述线圈架。该实施例可以是有益的，因为柔性印刷电路板可以是制造所述一个或多个天线元件的有效方式。特别地当具有所述印刷电路板的所述一个或多个天线元件被附接到所述线圈架是，这可以提供力学上稳定的磁共振天线。
在另一实施例中，所述至少一个降低辐射区是两个或更多个降低辐射区。所述两个或更多个降低辐射区包括用于控制所述一个或多个天线元件的去谐的PIN二极管。所述辐照区包括用于在所述两个或更多个降低辐射区之间承载用于控制所述PIN二极管的切换的电信号扁平导体(例如铜导体)。在一些范例中，所述扁平导体也被形成在所述印刷电路板上。在其他范例中，所述扁平导体被用来形成所述一个或多个天线元件的带更窄。这可以引起所述铜导体的阻抗在磁共振系统可以操作的射频更高。这可以允许DC信号由所述扁平导体承载，而且所述扁平导体的高阻抗可以帮助减少它们拾取并承载来自所述磁共振成像系统的RF信号。例如，所述扁平导体的宽度可以被制成为用来形成所述一个或多个天线元件的带的宽度的三分之一、四分之一、五分之一、或十分之一。在射频下，所述导体的表面积是重要的，如果所述表面积被减小，那么所述阻抗增加。
在另一实施例中，所述导体是铜导体，并且所述铜导体具有大约3mm、或2.5mm至3.5mm宽的宽度。
在另一实施例中，所述铜带大约1mm、或0.5mm至1.4mm的宽度。
在另一实施例中，所述磁共振天线具有第一表面和第二表面。所述线圈架在所述第一表面与所述一个或多个天线元件之间。所述一个或多个天线元件在所述第二表面与所述线圈架之间。所述磁共振天线还包括形成所述第一表面的生物相容层。所述磁共振天线还包括形成所述第二表面的外层。这可以是有益的，因为所述生物相容层和所述外层可以为磁共振天线添加额外的力学稳定性。它们也可以用来保护所述线圈架和所述一个或多个天线元件。例如，多孔材料可以被密封，使得所述生物相容层不允许它吸收液体。
所述外层也可以帮助保护对象免受在所述一个或多个天线元件上诱发的任何RF电压的伤害。
在另一实施例中，所述多孔材料是所述生物相容层，或具有被暴露的生物相容表面。
在另一实施例中，所述生物相容层是以下中的任一个：乙烯-醋酸乙烯酯、PVC泡沫、聚氨酯(PU)泡沫、PEEK泡沫、以及聚氯乙烯(PVC)泡沫。
在另一实施例中，所述外层是以下中的任一个：乙烯-醋酸乙烯酯、PVC泡沫、聚氨酯泡沫、PEEK泡沫、以及PVC泡沫。
在另一实施例中，芯体泡沫的密度和厚度的乘积小于1.2kg/m^2，对于表面泡小于0.5kg/m^2，或对于辐照区中的所有材料小于2.5kg/m^2。这相当于将衰减限制于小于0.8％。
在另一实施例中，所述生物相容层被层压到所述线圈架。
在另一实施例中，所述外层被层压到所述一个或多个天线元件。如果所述一个或多个天线元件包括柔性印刷电路板，那么所述外层被层压到所述柔性印刷电路板。所述生物相容层到所述线圈架的层压和/或所述外层到所述一个或多个天线元件的层压可以是有益的，因为它为磁共振天线提供了力学稳定性，而少量地增加由所述磁共振天线的X射线辐射的吸收。
在另一实施例中，所述多孔材料的厚度是一致的。使用一致厚度的多孔材料可以是有益的，因为辐射的吸收被最小化。
在另一方面，本发明提供了一种医学仪器，包括具有X射线源的LINAC，其用于将X射线辐射导向目标区。所述LINAC适合于使所述X射线源关于旋转轴线旋转。所述医学仪器还包括磁共振成像系统，其用于利用磁共振天线从成像区采集磁共振数据。所述磁共振天线是根据实施例的。所述目标区在所述成像区内。所述X射线源适于至少部分地关于所述磁体旋转。该医学仪器可以具有所述源利用所述磁共振天线更有效地向所述目标区递送X射线辐射的优点。
在另一实施例中，所述医学仪器还包括用于控制所述医学仪器的处理器。所述医学仪器还包括用于存储由所述处理器执行的机器可执行指令的存储器。所述机器可执行指令的执行引起所述处理器接收用于辐照所述目标区的处置计划。所述机器可执行指令的执行还引起所述处理器利用所述磁共振成像系统来采集所述磁共振数据。所述机器可执行指令的执行进一步引起所述处理器从所述磁共振数据重建磁共振图像。
所述指令的执行还引起所述处理器对所述目标区在所述磁共振图像中的位置进行配准。所述机器可执行指令的执行进一步引起所述处理器根据所述目标区的所述位置和所述处置计划产生控制信号。所述指令的执行还引起所述处理器利用所述控制信号控制所述LINAC辐照所述目标区。
应当理解，可以对前面提及的实施例中的一个或多个进行组合，只要所组合的实施例不相互排斥。
附图说明
将参考附图，仅通过范例的方式来描述本发明的以下优选实施例，在附图中：
图1示出了磁共振天线的范例的分解图；
图2示出了组装形式的图1的磁共振天线；
图3示出了磁共振天线的又一范例的剖视图；
图4示出了磁共振天线的又一范例的顶视图；
图5示出了磁共振天线的又一范例的剖视图；
图6示出了磁共振天线的又一范例的剖视图；
图7示出了磁共振天线的又一范例的剖视图；
图8示出了磁共振天线的又一范例的剖视图；
图9示出了磁共振天线的又一范例的剖视图；
图10示出了磁共振天线的又一范例的剖视图；
图11图示了可以用来形成适合于磁共振天线的柔性印刷电路板的结构的可能的材料堆；
图12示出了天线元件以及去谐电路的范例；
图13示出了天线元件以及去谐电路的又一范例；
图14示出了来自辐射射束的辐射的空间分布的范例；
图15示出了医学装置的实施例；并且
图16示出了图示操作图15的医学装置的方法的流程图。
附图标记列表
100 磁共振天线
102 外层
104 柔性印刷电路板
106 线圈架
108 生物相容层
202 第一降低辐射区
204 辐照区
206 第二降低辐射区
208 第一边缘
210 第二边缘
300 剖视图
302 凹形表面
400 横截面
402 前置放大器和其他电子设备
404 天线元件的铜带
406 PIN二极管和其他电子设备
408 扁平铜导体
500 剖视图
600 剖视图
700 剖视图
800 剖视图
802 电气连接
900 剖视图
1000 剖视图
1100 印刷电路板的结构
1400 X射线辐射射束
1402 标称射束宽度
1404 等中心
1406 100％剂量
1408 2％剂量
1500 医学装置
1502 LINAC
1504 磁共振成像系统
1506 机架
1508 X射线源
1510 可调节准直器
1512 磁体
1514 低温恒温器
1516 超导线圈
1522 膛
1524 磁场梯度线圈
1526 磁场梯度线圈电源
1528 发射天线
1530 收发器
1532 成像区
1534 对象支撑体
1536 对象
1537 机械定位系统
1538 目标区
1540 机架旋转轴线
1542 辐射射束
1543 间隙
1544 计算机系统
1546 硬件接口
1548 处理器
1550 用户界面
1552 计算机存储设备
1554 计算机存储器
1560 处置计划
1562 脉冲序列
1564 磁共振数据
1566 磁共振图像
1568 图像配准
1570 目标区的位置
1572 控制信号
1580 控制模块
1582 处置计划修改模块
1584 图像重建模块
1586 图像配准模块
1588 目标区定位模块
1590 控制信号生成模块
1600 接收用于辐照目标区的处置计划
1602 利用磁共振成像系统采集磁共振数据
1604 从磁共振数据重建磁共振图像
1606 配准目标区在磁共振图像中的位置
1608 根据目标区的位置和处置计划产生控制信号
1610 利用控制信号控制LINAC的X射线辐射源辐照目标区
具体实施方式
在这些附图中相同标记的元件为等效的元件或执行相同的功能。如果功能是等效的，则已经在先前讨论过的元件将不一定在稍后的附图中进行讨论。
在组合式磁共振(MR)成像系统和LINAC的一些范例中，MR-LINAC系统的接收线圈或天线尽可能被放置在被处置和成像的解剖结构附近，以最大化图像质量并使得MR-LINAC系统能够为辐射射束提供有效的MR引导。因此，接收线圈位于辐射射束路径中，并且这导致该线圈衰减，并且可以引起辐射治疗中的不理想性，其可能需要在处置的递送中被考虑。接收线圈也暴露于相对高的辐射剂量，这会影响材料和电子设备的性质，减少线圈的总体寿命。
最小地干扰辐射射束并且其操作最小地受辐照影响的线圈在MR-LINAC应用中是至关重要的。
范例可以具有使得辐射能够穿过线圈的辐照区，最小地干扰到目标或到其他器官的剂量递送。辐照区的衰减能够为使得衰减能够在处置规划中被忽略。这使用户工作流程简化，并且因此实现更快的处置规划和剂量递送。
线圈的辐照区增加了线圈在高剂量环境中的可靠性。敏感性电子设备和材料不位于该区内，这最小化在线圈的寿命内在敏感性零件上积聚的剂量。
在一些范例中，接收线圈内的辐照区能够具有以下元素中的一个或多个：
-线圈内的没有分立的电子部件的区域
-由低密度材料制成的具有最小化衰减的区域，结构构造能够是刚性的
-具有最小地干扰辐射射束的电导体的区域
-辐射对电子设备影响通过放置和/或屏蔽来最小化的线圈。
图1示出了磁共振天线100的范例。在天线100中的是由各种层制成的复合物。在图1中，这些层在分解图中进行示出。存在与柔性印刷电路板104接触的外层102。柔性印刷电路板104容纳一个或多个天线元件。柔性印刷电路板104然后被连接到线圈架106。在该范例中，线圈架106是刚性泡沫或多孔材料。线圈架106然后被连接到可以与对象接触的生物相容层108。这四个层可以被粘结或层压在一起以形成刚性磁共振天线。
图2示出了在它已经被层压在一起之后的天线100。线圈100是为略微弯曲的表面线圈。在一侧上存在第一降低辐射区202。在线圈100的中部存在辐照区204。并且在另一端存在第二降低辐射区206。在辐照区204中部存在电子部件，电子部件已经被移动到第一降低辐射区202和第二降低辐射区206。该天线100周围存在周界。能够看出存在在天线100的相对侧上的第一边缘208和第二边缘210。能够从第一边缘208到第二边缘210绘制横截面或线，其保持在辐照区204内。在图1和2中示出的天线可以在LINAC系统中使用。射束可以行进的可能区域与辐照区204对齐，并且第一202和第二206降低辐射区中的电子设备被保持在X射线射束路径之外。
结构的辐照区是上面提到的材料在线圈内产生最大同质区域的地方，即在其中可以没有切口或其他材料或部件。该辐照区能够在线圈的中部、或在线圈的一端。在辐照区在线圈的一端的情况下，线圈能够与其他类似线圈组合使用。在图8、9和10中示出了线圈内的辐照区放置。被放置在射束路径上的辐照区具有大于辐射射束本身的长度。
磁共振接收线圈可以具有可以是刚性的低密度材料或泡沫的机械结构的特征。结构能够由提高结构的刚性的夹层形式的替代性材料制成，如在图1中示出的。
结构的芯体由刚性低密度泡沫或材料(例如EPP(发泡聚丙烯))制成。该材料能够被机加工或被模制为其形式。该部分在刚性方面形成用于结构的基础。该材料的密度低，0～100kg/m3。
结构的外表面由低密度泡沫或材料(例如EVA(乙烯-醋酸乙烯酯))制成。这种泡沫或材料是为结构提供生物相容表面。由于其闭合单元结构，它还防止液体侵入结构。材料密度为0～50kg/m3。
在泡沫或材料层之间，缠绕印刷电路板(PCB)的线圈被组装。上面提到的泡沫或低密度材料和在其之间的PCB被热模制在一起，以形成产品的最终结构和形状。一薄层粘结剂被附接在每个层之间以将这些层牢固地附接。
图3示出了磁共振天线100的剖视图300。在这种情况下，横截面是半圆。第一边缘208和第二边缘210可以被放置在中心支撑体上，并且对象可以被放置在半圆中。从半圆内，横截面为凹形302。在图4中示出了上视图。标线400示出了在图3中示出的横截面的位置。还示出了第一降低辐射区202和第二降低辐射区206。在第一202与第二206降低辐射区之间的是辐照区204。存在四个铜带天线元件。在第一降低辐射区202内存在多个前置放大器和其他电子设备402。铜带404被连接到前置放大器。铜带天线非常长，并且沿着天线100的整个长度延伸。
为了使得当天线未处于接收模式时更易于去谐元件，存在多个定位于第二降低辐射区206中的PIN二极管406和/或其他电子设备。这些PIN二极管406由前置放大器中的电子设备来进行控制。存在充当用于电子设备406的控制的扁平铜导体408。这使得非常长的铜带天线元件能够被去谐。扁平铜导体408窄于铜带404。这意味着其在射频下的阻抗更高。这可以实现控制PIN二极管406而无来自磁共振成像系统的射频信号的干扰。
图5示出了可以是作为在图3中示出的剖视图的替代选择的剖视图500。在该视图中，剖视图是总体平坦的，并且在端部208和210附近是圆化的。
图6示出了又一替代性横截面600。横截面600可以代替在图3中示出的横截面来使用。在该横截面中，存在平坦部分或直的，其中，端部208和210附近具有圆化边缘。在图6中，存在直段和弯曲或圆化段的混合。
图7示出了替代性剖视图700，是作为在图3中示出的剖视图的替代选择。在该剖视图中，横截面完全由直线段组成。
应当注意，在图3、图5、图6和图7中示出的所有剖视图中，相对于对象将会被放置的地方，它们都是凹形302。以这种方式使天线为凹形可以是有利的，因为当LINAC使X射线辐射源关于对象旋转时，它减少辐射必须穿过的天线的量。这减少由天线100的衰减量。
在各种范例中，可以存在一个或可以存在若干降低辐射区。图8、9和10示出了若干不同的范例。在图8、9和10中示出的范例示出了直的横截面。然而，这些直的横截面仅是示例性的，并且线圈或天线可以是弯曲的，如在图3、5、6和7中图示的。
在图8中示出了天线100的剖视图800。该范例类似于在图1中示出的范例。存在进到降低辐射区202的电气连接802。辐照区204与降低辐射区202接界。在减小的辐照区204的另一侧上存在第二降低辐射区206。
在图9中示出了另一拓扑结构。在图9中示出了磁共振天线100的又一剖视图900。在该范例中，存在进入到第一降低辐射区202的电气连接802。降低辐射区202与辐照区204接触。
图10示出了天线100的又一范例，剖视图1000被示为具有彼此接界的两整组线圈。存在进到第一降低辐射区202的电气连接802，并且存在进到第二降低辐射区206的第二电气连接802。辐照区204被分成可以具有单独天线元件的两件。
对于由薄的辐射硬PCB基板能用于电气连接的薄且窄的铜迹线制成的线圈元件，磁共振接收线圈的范例也可以使用挠性印刷电路板(PCB)。在图11中示出了被建立用于PCB结构的范例。PCB由具有良好辐射硬度的薄层的聚酰亚胺制成。
图11图示了可以用来例如形成合适的柔性印刷电路板的结构1100的材料堆。存在由聚酰亚胺形成的顶层，该顶层利用粘合剂被连接到铜层，所述铜层然后被连接到另一聚酰亚胺层、另一粘合剂层、并且然后最终聚酰亚胺层。第一聚酰亚胺层被示为13微米厚。这例如可以在5与25微米之间。各种粘合剂层可以更厚或更薄。铜层被示为18微米。良好工作的铜层厚度可以例如在18与35微米厚之间。铜被附接到125微米聚酰亚胺层。这可以更厚或更薄。例如，该聚酰亚胺层可以在例如25与200微米厚之间。下方聚酰亚胺层被示为13微米。这例如可以在5与25微米厚之间。
运送RF电磁波和DC电流的铜迹线被最小地优化，以遮盖并衰减辐照区内的辐射射束。在一些范例中，可以存在不同类型的迹线或导体。例如：a)RF迹线，其目的是仅运送RF；b)DC+RF迹线，其目的是运送DC和RF两者，并且DC迹线几何地位于RF迹线的左侧；以及c)RF+DC迹线，其目的是与在b)中相同，除了DC迹线被右侧地取向。
磁共振接收线圈的范例还可以具有在辐照区之外的线圈环内的离散分布的电子模块的特征。这优化接收线圈在辐射期间的MR性能。这可以通过沿着线圈环分布多个具有高阻抗(Zdet)的去谐电路来实现，使得系统的发射状态期间的总阻抗高到足以防止高发射功率来降低线圈性能。在图12和13中示出了具有去谐电路和辐照区的两个不同环的方框图。
图12示出了用于天线元件的去谐电路。在图12中示出的范例中，辐照区204两个降低辐射区202、206之间。在降低辐射区202和204内存在例如可以为PIN二极管或其他去谐电路的去谐电路406。
图13示出了天线元件以及其去谐电路的又一范例。在该范例中，仅存在一个与辐照区204相邻的降低辐射区202。
环内的具有面积A的高阻抗点最小化了当该环暴露于高RF发射场B1时在该环中流动的电流。感生的电压u为
Figure GDA0002367648540000171
→|U|＝ωAB1max，其中ω＝2πf (2)
对于具有宽度a和长度b的矩形环，中心处的磁场Bc为
Figure GDA0002367648540000172
其中I环是环中的感生的电流
Figure GDA0002367648540000173
当Bc≤0.1B1时线圈的性能不被降低，那么我们会需要：
Figure GDA0002367648540000181
其能够被分布在多个去谐点
Figure GDA0002367648540000182
这些去谐点以辐照区长度被最大化的方式进行分布：
以使积聚的剂量为最小的方式分布线圈前置放大器远离辐射射束路径，以在寿命内实现高图像质量。前置放大器到射束等中心的距离x以使得由于射束的剂量在前置放大器处在2％的量级或更低的方式进行选择，参见图14。
利用具有高辐射衰减的材料屏蔽线圈前置放大器，使得前置放大器处的剂量为最大射束剂量的大约2％。
图14示出了来自辐射射束1400的辐射的空间分布的范例。标称射束宽度被标记为1402。射束同中心被1404。被考虑为100％剂量的区域被标记为1406，并且被考虑为2％剂量的区域被标记为1408。2％剂量之上的区域被考虑为辐照区204，并且在该范例中，具有2％和更少剂量的两个区域被考虑为第一202和第二206降低辐射区。
图15示出了根据本发明的医学装置1500的范例。医学装置1500包括LINAC和磁共振成像系统1504。LINAC 1502包括机架1506和X射线源1508。机架1506用于使X射线源1508关于机架旋转轴线1540旋转。与X射线源1508相邻的是可调节准直器1510。可调节准直器1510可以例如具有用于调节X射线源1508的射束轮廓的可调节板。可调节准直器可以例如是多叶准直器。磁共振成像系统1504包括磁体1512。
在图15中示出的磁体1512仅是范例。也能够使用永磁体或常导磁体。也能够使用不同类型的磁体，例如，也能够使用分裂式圆柱形磁体和所谓的开放式磁体两者。
分裂式圆柱形磁体类似于标准圆柱形磁体，除了低温恒温器已经被分开成两部分，以允许访问磁体的等平面，这样的磁体可以例如用来提供空间以使X射线辐射到达对象1536。开放式磁体具有两个磁体部分，一个在另一个之上，它们之间具有足够大以容纳对象的空间：两个部分区的布置类似于亥姆霍兹线圈的布置。开放式磁体是流行的，这是因为对象被较少地局限。在圆柱形磁体的低温恒温器内部存在超导线圈的集合。
在该范例中示出的磁体1512是修改的圆柱形超导磁体。磁体1512具有低温恒温器1514，所述低温恒温器1514在其内带有超导线圈1516。磁体被设计为使得X射线辐射射束1542不与超导线圈1516相交。沿着射束路径1542的材料和厚度可以被选择为减少X射线辐射的衰减。如上面提到的，分裂式或开放式磁体设计可以替代地用来消除由磁体1512对辐射的吸收。
磁体1512具有膛1522。在圆柱形磁体1512的膛1522内存在成像区，在所述成像区中，磁场足够强且足够均匀以执行磁共振成像。
在磁体1512的膛1522内是磁场梯度线圈1524，所述磁场梯度线圈1524用于采集磁共振数据以在磁体的成像区内对磁自旋进行空间编码。磁场梯度线圈1524被连接到磁场梯度线圈电源1526。磁场梯度线圈1524旨在是代表性的，以允许辐射穿过而不使其衰减，其将通常为分裂式线圈设计。通常磁场梯度线圈包含三组单独的线圈，用于在三个正交空间方向上进行空间编码。磁场梯度线圈1526向磁场梯度线圈供应电流。根据时间来控制被供应到磁场线圈的电流，并且该电流可以是斜变的或脉冲的。
存在被连接到收发器1530的射频线圈。射频线圈邻近磁体的成像区1532。成像区1532具有足以执行磁共振成像的高磁场和均质性的区域。射频线圈可以用于操纵成像区内的磁自旋的取向，并且可以用于接收同样来自成像区内的自旋的无线电发射。射频线圈也可以指天线或通道。射频线圈可以包含多个线圈元件。射频天线也可以指通道。
射频线圈和射频收发器1530可以由单独的发射线圈和接收线圈代替，并且可以由单独的发射器和接收器代替。应当理解，射频线圈和射频收发器仅仅是代表性的。射频天线也旨在表示专用发射天线和专用接收天线。同样地，收发器也可以表示单独的发射器和接收器。
同样在磁体的膛内的还有用于支撑对象1536的对象支撑体1534。对象支撑体1534可以通过机械定位系统1537来进行定位。在对象1536内存在目标区1538。在该具体范例中，机架旋转轴线1540与磁体1512的圆柱体轴线同轴。对象支撑体1534已经被定位为使得目标区1538位于机架旋转轴线1540上。X射线源1508被示为生成穿过准直器1510并且穿过目标区1538的辐射射束1542。当辐射源1508关于轴线1540被旋转时，目标区1538将会总是被辐射射束1542瞄准。辐射射束1542穿过磁体的低温恒温器1514。磁场梯度线圈1524具有将磁场梯度线圈分成两个区段的间隙1543。间隙1543减少由磁场梯度线圈1524的辐射射束1542的衰减。替代地，分裂式磁场梯度线圈可以被使用。
接收磁共振天线100被放置在对象1536之上。在该范例中，接收磁共振天线100具有以受控几何关系的方式将天线100附接到对象支撑体1534的两个安装件1529。这例如可以用来更好地消除由对象1536接收的剂量。能够看出，辐射射束1542穿过辐射区208，并且对于大多数零件来说避免了第一降低辐射区202和第二降低辐射区206。
发射线圈1528也可以与线圈100类似地被构建。分立的部件可以被移动至射束1542的路径的外面。
收发器1530、磁场梯度线圈电源1526和机械定位系统1537都被示为被连接到计算机系统1544的硬件接口1546。计算机系统1544被示为还包括用于执行机器可执行指令并且用于控制医学装置的操作和功能的处理器1548。硬件接口1546使得处理器1548能够与医学装置1500交互并控制医学装置1500。处理器1548被示为被还连接到用户接口1550、计算机存储设备1552和计算机存储器1554。
计算机存储设备1552被示为包含处置计划1560。计算机存储设备1552被进一步示为包含脉冲序列1562。如本文中使用的脉冲序列是用来控制磁共振成像系统1504的各部件采集磁共振数据1564一组命令。计算机存储设备1552被示为包含利用磁共振成像系统1504采集的磁共振数据1564。
计算机存储设备1552被进一步示为包含从磁共振数据1564重建的磁共振图像1566。计算机存储设备1552被进一步示为包含磁共振图像156的图像配准1568。图像配准1568相对于磁共振成像系统1504和LINAC1502配准图像的位置。计算机存储设备1552被进一步示为包含目标区1538的位置1570。这在磁共振图像1566中进行识别。计算机存储设备1552被进一步示为包含控制信号1572。控制信号1572是用来控制LINAC1502辐照目标区1538的控制信号。
计算机存储器被示为包含控制模块1580。控制模块包含使得处理器1548能够控制医学装置1500的操作和功能的计算机可执行代码。例如，控制模块1580可以利用脉冲序列1562来采集磁共振数据1564。控制模块1580也可以利用控制信号1572来控制LINAC1502。计算机存储器1554被进一步示为包含处置计划修改模块1582。处置计划修改模块1582利用图像配准1568来修改处置计划1558。计算机存储器1554被示为进一步包含图像重建模块1584。图像重建模块1584包括使得处理器1548能够从磁共振数据1564重建磁共振图像1566的代码。
计算机存储器1554被示为进一步包含图像配准模块1586。图像配准模块1586包含使得处理器1548能够利用磁共振图像1566生成目标区272的位置中的图像配准1568的代码。计算机存储器1554被示为进一步包含目标区定位模块1588。目标区定位模块1588包含使得处理器1548能够利用图像配准1568生成目标区1570的位置的代码。计算机存储器1554被进一步示为包含控制信号生成模块290。控制信号生成模块290包括使得处理器1548能够从处置计划1560和目标区1570的位置生成控制信号1572的代码。在它之后，处置计划1560已经被修改。
图16示出了图示操作图15的医学装置1500的方法的流程图。在步骤1600中，处置计划1560被接收。在步骤1602中，处理器控制磁共振成像系统1504来采集磁共振数据1564。接下来在步骤1604中，处理器从磁共振数据1564重建磁共振图像1566。接下来在步骤1606中，处理器配准目标区1570的位置和磁共振图像1566。这创建图像配准1568。接下来在步骤1572中，处理器利用目标区1570的位置和处置计划1560产生控制信号1572。处理器也可能参考装置1560的模型来产生正确的命令。最后在步骤1610中，处理器利用控制信号1572控制LINAC的X射线辐射源辐照目标区1538。
尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示范性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。
本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。尽管互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以被以其他形式分布，例如经由互联网或其他有线或无线的电信系统。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims (14)

1.一种医学仪器(1500)，包括：
-具有X射线源(1508)的LINAC(1502)，其用于将X射线辐射导向目标区(1538)处，其中，所述LINAC适于使所述X射线源关于旋转轴线(1540)旋转，以及
-磁共振成像系统(1504)，其用于利用磁共振天线(100)从成像区(1532)采集磁共振数据(1564)，其中，所述目标区在所述成像区内，其中，所述磁共振成像系统包括用于生成所述成像区内的磁场的磁体(1512)，其中，所述X射线源适于至少部分地关于所述磁体旋转；其中，所述磁共振成像系统包括磁共振天线(100)，其中，所述磁共振天线是表面线圈，其中，所述磁共振天线是接收线圈，其中，所述磁共振天线包括：
-天线元件(104、404)；
-针对所述天线元件的前置放大器(402)；以及
-用于支撑所述天线元件的线圈架(106)，其中，所述线圈架用多孔材料制成，其中，所述线圈架是刚性的，其中，所述线圈架被分成辐照区(204)和至少一个降低辐射区(202、206)，其中，针对所述天线元件的所述前置放大器被定位于所述至少一个降低辐射区内，其中，所述天线元件至少部分地被定位于所述辐照区内，其中，所述线圈架具有周界，其中，所述辐照区从所述周界的第一边缘(208)连续地延伸到所述周界的第二边缘(210)，并且其中，所述第一边缘和所述第二边缘是相对的边缘。
2.根据权利要求1所述的医学仪器，其中，所述多孔材料是以下中的任一种：泡沫、波纹结构物和蜂窝结构物，和/或所述多孔材料针对1.8MeV与8MeV之间的X射线辐射具有小于2％的衰减。
3.根据权利要求2所述的医学仪器，其中，所述波纹结构物包括波纹纸板。
4.根据权利要求2所述的医学仪器，其中，所述泡沫包括发泡聚丙烯、聚氨酯泡沫、聚酰亚胺泡沫或PEEK泡沫。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的医学仪器，其中，当从所述线圈架到所述天线元件的方向(302)观察时，所述线圈架从所述第一边缘到所述第二边缘的横截面主导地是凸形。
6.根据权利要求5所述的医学仪器，其中，所述横截面是以下中的任一种：半圆；包括直段和圆化的段；总体平坦，在所述第一边缘和所述第二边缘附近具有圆化部分；以及一系列连接的直段。
7.根据权利要求1-4中的任一项所述的医学仪器，其中，所述线圈架包括用于将所述磁共振天线附接到对象支撑体(1534)的一个或多个安装固定机构(1529)。
8.根据权利要求1-4中的任一项所述的医学仪器，其中，所述天线元件被形成在柔性印刷电路板上，其中，所述柔性印刷电路板被附接到所述线圈架。
9.根据权利要求1-4中的任一项所述的医学仪器，其中，所述磁共振天线包括多个天线元件，其中，所述至少一个降低辐射区是两个或更多个降低辐射区，其中，所述两个或更多个降低辐射区包括用于控制所述多个天线元件的去谐的PIN二极管(402、406)，其中，所述辐照区包括用于在所述两个或更多个降低辐射区之间承载用于控制所述PIN二极管的切换的电信号的导体。
10.根据权利要求1-4中的任一项所述的医学仪器，其中，所述磁共振天线具有第一表面和第二表面，其中，所述线圈架在所述第一表面与所述天线元件之间，其中，所述天线元件在所述第二表面与所述线圈架之间，其中，所述磁共振天线还包括：
-形成所述第一表面的生物相容层(108)，以及
-形成所述第二表面的外层(102)。
11.根据权利要求10所述的医学仪器，其中，形成所述第一表面的所述生物相容层是以下中的任一种：乙烯-醋酸乙烯酯、聚氨酯、聚酰胺泡沫、PEEK泡沫、以及PVC泡沫，和/或所述外层是以下中的任一种：乙烯-醋酸乙烯酯、PVC泡沫、以及聚氨酯、PEEK泡沫、以及PVC泡沫。
12.根据权利要求10所述的医学仪器，其中，形成所述第一表面的所述生物相容层被层压到所述线圈架，和/或其中，作为生物相容层的所述外层被层压到所述天线元件。
13.根据权利要求1-4中的任一项所述的医学仪器，其中，所述多孔材料的厚度是均匀的。
14.根据权利要求1-4中的任一项所述的医学仪器，其中，所述医学仪器还包括：
-处理器(1548)，其用于控制所述医学仪器；
-存储器(1554)，其用于存储用于由所述处理器执行的机器可执行指令(1580、1582、1584、1586、1588、1590)，其中，对所述机器可执行指令的执行引起所述处理器：
-接收用于辐照所述目标区的处置计划；
-使用所述磁共振成像系统来采集所述磁共振数据；
-根据所述磁共振数据来重建磁共振图像；
-对所述目标区在所述磁共振图像中的位置进行配准；
-根据所述目标区的所述位置和所述处置计划来生成控制信号；并且
-使用所述控制信号来控制所述LINAC以辐照所述目标区。
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