CN107257658B - 具有可移动患者承载架的磁共振检查系统 - Google Patents

具有可移动患者承载架的磁共振检查系统 Download PDF

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Abstract

一种磁共振检查系统，其中患者承载架以能够在横向于支撑表面的方向上移动的方式安装，且RF天线具有相对于支撑表面固定的几何关系。

Description

具有可移动患者承载架的磁共振检查系统
技术领域
本发明涉及一种具有可移动患者承载架的磁共振检查系统。
背景技术
从国际申请WO2013/153493可知一种具有可移动患者承载架的磁共振检查系统。
磁共振成像(MRI)方法利用磁场和核自旋之间的相互作用以便形成二维或三维图像，现在被广泛使用，尤其是在医学诊断领域中，因为对于软组织成像来说，它们在许多方面优于其他成像方法，不需要电离辐射且通常是非侵入性的。
一般而言，根据MRI方法，待检查患者的身体被置于较强的、均匀磁场B0中，其方向同时限定了与测量相关的坐标系的轴(通常z轴)。根据通过施加限定频率(所谓的拉莫尔频率、或MR频率)的交变电磁场(RF场)能够激励(自旋共振)的磁场强度，磁场B0导致针对各个核自旋产生不同的能量水平。从宏观视角来看，各个核自旋的分布生成整体磁化，其能够通过施加合适频率的电磁脉冲(RF脉冲)偏离平衡状态，而该RF脉冲的相应磁场B1垂直于z轴延伸，使得磁化执行绕z轴的旋进运动。旋进运动描绘了锥形表面，其孔径角被称为翻转角。翻转角的大小取决于所施加电磁脉冲的强度和持续时间。在所谓的90°脉冲的示例中，磁化从z轴偏转至横向平面(翻转角90°)。
在RF脉冲终止后，磁化驰豫返回原始平衡状态，其中z方向的磁化再次以第一时间常数T1逐渐建立(自旋晶格或纵向驰豫时间)，且垂直于z方向的磁化以第二且更短的时间常数T2驰豫(自旋-自旋或横向驰豫时间)。横向磁化及其变化可通过接收RF天线(线圈阵列)来检测，该接收RF天线被按照在垂直于z轴的方向上测量磁化变化的方式布置和定向在磁共振检查系统的检查体积中。横向磁化的延迟伴随着由局部磁场非均匀性导致的在RF激励后发生的移相，从而有利于从具有相同信号相位的有序状态转变为其中所有相位角均匀分布的状态。移相能够通过重聚焦RF脉冲(例如180°脉冲)来补偿。这在接收线圈中产生回波信号(自旋回波)。
为了实现在待成像对象、诸如待检查患者中的空间分辨率，沿三个主轴延伸的磁场梯度叠加在均匀磁场B0上，从而导致自旋共振频率的线性空间依赖。接收天线(线圈阵列)中接收的信号则包含与体内不同位置相关联的不同频率成分。通过接收线圈获得的信号数据对应于磁共振信号的波矢量的空间频率域，并被称为k空间数据。k空间数据通常包括不同相位编码获取的多条线。每条线通过采集来自k空间的多个样本而数字化。通过傅里叶变换将一组k空间数据转换为MR图像。
在存在恒定磁场梯度的情况下，横向磁化也移相。这一过程通过合适的梯度反转来形成所谓的梯度回波而能够反转，类似于RF诱发的(自旋)回波。然而，在梯度回波的情形中，对主磁场非均匀性的影响、化学偏移和其他偏共振效应不被重聚焦，这与RF重聚焦(自旋)回波相反。
已知的磁共振检查系统具有主磁体，主磁体具有提供检查区域的膛孔。RF天线固定地安装在膛孔中。患者台顶部被设置成用于患者在MR检查期间躺在膛孔内。患者台顶部相对于RF天线的位置是可调节的以使患者更靠近RF天线。
美国专利US 4 629 989关注将待检查患者定位在极化磁场的最佳均匀区域中的问题。为此，已知的患者对准系统利用激光光源来产生可见基准点。纵向驱动系统能够头向前或脚向前地移动患者托架。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁共振检查系统，其中待检查患者的位置能够在磁共振检查系统的静态磁场中更好地调节。
这一目的在本发明的磁共振检查系统中实现，其包括：
检查区域；
用以在所述检查区域中施加静态磁场的磁体；
具有支撑表面的患者承载架；
RF天线，所述RF天线具有相对于所述支撑表面固定的几何关系，
其中，所述患者承载架以能够在横向于所述支撑表面的方向上移动的方式安装。
在磁共振检查系统中，用以从待检查患者拾取磁共振信号的RF天线被以相对于待检查患者固定的几何关系来设置。在检查区域中，施加静态磁场且例如通过以发射模式操作的RF天线或通过单独的发射天线可生成RF激励场。待检查患者的身体的一部分置于检查区域中，其中RF激励能够被施加至患者身体内的自旋且能够从患者身体获取磁共振信号。通过将RF天线安装至患者承载架或通过将RF天线置于待检查患者的身体上，用以接收磁共振信号的RF天线被以相对于待检查患者固定的几何关系来设置。这样实现了RF天线和待检查患者的身体之间用于获取磁共振信号的最佳距离。因为患者承载架能够横向于患者承载架的支撑表面移动，所以待检查患者的身体的所关注区域的位置可以在静态磁场的非常好的空间均匀性区域中更好地调节。在该良好的空间均匀性区域中，主磁场具有高度的空间均匀性，并且优选地，梯度磁场至多具有非常小的线性偏离。支撑表面是患者身体置于患者承载架上所在的表面。例如，患者可以直接置于患者台顶部上或患者可以置于薄的毯子上，该毯子置于患者台顶部上。在这些示例中，支撑表面由患者台顶部的表面形成。根据所获取的磁共振信号重建的磁共振图像具有较高的图像质量并具有由静态磁场的空间非均匀性导致的低水平伪影，这是因为所关注区域精确地置于静态磁场的非常良好的空间均匀性区域中。横向于支撑表面的运动通常是竖直的。因此，所关注区域在空间均匀性区域内的精确定位能够不依赖于患者身体的尺寸实现。根据本发明，在对苗条患者进行检查(成像)时，患者承载架可竖直地移动以将该苗条患者最佳地定位在该均匀性区域中。在对肥胖患者进行检查(成像)时，患者承载架降低以将该肥胖患者最佳地定位在均匀性区域中。此外，患者承载架可以沿其纵轴移动，通常将待检查患者移动进入和离开磁共振检查系统的检查区域。患者承载架也可以在支撑表面上横向于纵轴，即通常向侧面移动，以便将所关注区域精确地定位在该空间均匀性区域中。因此，任选地，患者承载架能够竖直地和水平地移动。
支撑表面是患者承载架的表面，在准备过程中以及在检查期间在检查区域中待检查患者置于该表面上。具有其支撑表面(其可以是患者承载架的组成部分)的患者承载架能够在横向于支撑表面的方向上移动；即沿着支撑表面的法线。也就是说，患者承载架限定由处于支撑表面上的纵向和侧向以及垂直于支撑表面的横向方向形成的其自身坐标系。根据本发明，患者承载架被安装成使其能够在横向方向上移动(在相对于其自身参照系的方向上)。实际上，纵向方向是沿(细长的)患者承载架的长轴，侧向方向是朝向侧面，且横向方向是沿竖直轴。
本发明的这些和其他方面将参照从属权利要求中限定的实施方式来进一步详述。
在本发明的磁共振检查系统的优选实施方式中，磁体具有支撑框架并设置有桥接构件，该桥接构件以能够在横向于支撑表面的方向上移动的方式安装至支撑框架，且该桥接构件支撑患者承载架。桥接构件能够方便地且可移动地安装至磁体的支撑框架。作为选择，桥接构件也可安装至房间的地板或梯度线圈或RF体线圈。桥接构件支撑患者承载架。因此，不需要调节患者承载架来实现横向于支撑表面的运动。
在另一实施方式中，磁体是具有膛孔的圆柱形磁体，检查区域设置在该膛孔内，在桥接构件或患者承载架和膛孔的内壁之间设置裙片。裙片覆盖桥接构件的患者承载架和膛孔的内壁之间的间隙。这样，避免了物体经该空间掉落。裙片还避免在移动期间间隙闭合时可能卡住医务人员的手或手指，尤其是，该实施方式的安全之处在于避免手指夹在患者承载架和膛孔的壁之间。优选地，裙片以柔性方式安装，裙片由柔性材料制成，或由数个柔性地联接的裙片形成。在另一示例中，裙片可形成为可膨胀的裙构件。这些可膨胀的裙构件能够膨胀到盖住间隙的程度。这样实现了裙片连续地盖住间隙，虽然在患者承载架横向于其支撑表面的显著运动期间间隙尺寸变化。裙片可形成为柔性地安装的罩，其被布置在桥接构件和膛孔的内壁之间的间隙上。这些裙片可以是柔性可变形材料形成的罩，可以柔性地安装成可移动的。变形或可移动允许在患者承载架(承载待检查患者)移动进入或离开检查区域期间盖住间隙以及保证患者承载架相对于磁体膛孔的内壁的平滑移动。
在另一实施方式中，设置驱动系统来控制患者承载架的移动，驱动系统具有用以驱动患者承载架运动的一个或多个致动器以及用以控制致动器的驱动控制模块。这样实现了患者支撑件被驱动至其合适的位置，使得在承载待检查患者时，无需手动调节患者支撑件的高度。驱动控制模块优选地被构造成驱动患者承载架以补偿由获取磁共振信号导致的运动。这改进了患者舒适度，因为待检查患者不会或至少很小程度上经受在磁共振信号获取期间产生的任何振动。这尤其是在驱动控制模块联接至梯度控制器时实现，从而控制患者承载架的运动以补偿由于梯度磁场的切换导致的运动。因此，由梯度切换生成的振动通过患者承载架的运动而被补偿，并且不传递至待检查患者的身体上。
作为选择，驱动控制模块可用于有意地、独立地将振动施加至患者支撑件，施加在待检查患者的身体上。这样能够执行MR弹性成像，而无需将物质波发射到待检查患者的身体内的单独振荡器。
参照下文中描述的各实施方式以及参照附图，本发明的这些和其他方面将被阐明。
附图说明
图1图解地示出了使用本发明的磁共振成像系统；
图2示出了使用本发明的磁共振成像系统的前视图；以及
图3示出了使用本发明的磁共振成像系统的侧视图。
具体实施方式
图1图解地示出了使用本发明的磁共振成像系统。磁共振成像系统包括具有一组主线圈10的主磁体，由此生成稳定的、均匀的磁场。主线圈例如被按照使得它们形成用以围住隧道形检查空间的膛孔的方式来构造。待检查患者被置于患者承载架上，患者承载架滑入该隧道形检查空间中。磁共振成像系统还包括多个梯度线圈11、12，由此生成展示空间变化(尤其是以在各个方向上的暂时梯度的形式)的磁场，从而叠加在均匀磁场上。梯度线圈11、12连接至梯度控制器21，该梯度控制器包括一个或多个梯度放大器和可控电源单元。梯度线圈11、12通过电源单元21施加电流来通电；为此，电源单元装配有电子梯度放大电路，其施加电流至梯度线圈，从而生成合适的暂时形状的梯度脉冲(也称为“梯度波形”)。梯度的强度、方向和持续时间通过电源单元的控制来控制。磁共振成像系统还包括发射和接收天线(线圈或线圈阵列)13、16，以分别用于生成RF激励脉冲和用于拾取磁共振信号。发射线圈13优选地被构造成体线圈13，由此能够围住待检查对象(的一部分)。体线圈通常以待检查患者30在他或她被置于磁共振成像系统内时由体线圈13围住的方式布置在磁共振成像系统中。体线圈13用作发射天线，以用于RF激励脉冲和RF重聚焦脉冲的发射。优选地，体线圈13涉及发射的RF脉冲(RFS)的空间均匀的强度分布。相同的线圈或天线通常可交替地用作发射线圈和接收线圈。通常，接收线圈包括多个元件，每个通常形成单个回圈。回圈的形状和各元件布置结构的各种几何形状都是可行的。发射和接收线圈13连接至电子发射和接收电路15。
应注意的是，具有一个(或几个)RF天线元件，其能够用于发射和接收；另外，通常，使用者可以选择以利用专用接收天线，该专用接收天线通常形成为接收元件阵列。例如，表面线圈阵列16可用作接收和/或发射线圈。这种表面线圈阵列在相对小体积中具有较高的灵敏度。接收线圈连接至前置放大器23。前置放大器23将接收线圈16接收的RF共振信号(MS)放大，并且经放大的RF共振信号被施加至解调器24。接收天线，诸如表面线圈阵列，连接至解调器24，且所接收的前置放大的磁共振信号(MS)通过解调器24来解调。前置放大器23和解调器24可以数字化的方式实现并集成在表面线圈阵列中。解调的磁共振信号(DMS)被施加至重建单元。解调器24解调经放大的RF共振信号。解调的共振信号包含关于在待成像对象的一部分中局部自旋密度的实际信息。此外，发射和接收电路15连接至调制器22。调制器22与发射和接收电路15启动发射线圈13，从而发射RF激励和重聚焦脉冲。具体而言，表面接收线圈阵列16通过无线链接联接至发射和接收电路。表面线圈阵列16接收的磁共振信号数据被发射至发射和接收电路15且控制信号(例如，用以使表面线圈调谐或失谐)通过无线链接被发送至表面线圈。
重建单元从解调的磁共振信号(DMS)得出一个或多个图像信号，该图像信号表示待检查对象的被成像部分的图像信息。重建单元25实际上优选地被构造成数字图像处理单元25，其被编程以从解调的磁共振信号导出表示待成像对象的一部分的图像信息的图像信号。重建输出的信号被施加至监视器26，使得重建的磁共振图像能够在监视器上显示。作为选择，可将来自重建单元25的信号在等待其他处理或显示时保存在缓存单元27中。
根据本发明的磁共振成像系统还设置有控制单元20，例如呈包括(微)处理器的计算机的形式。控制单元20控制RF激励的执行和暂时梯度磁场的施加。为此，根据本发明的计算机程序例如被加载到控制单元20和重建单元25内。
图2示出了使用本发明的磁共振成像系统的前视图。图2示出了磁体框架101，其中安装主线圈、梯度线圈和RF体线圈。主线圈是圆柱形的并形成膛孔115。在膛孔115内，设置检查区域111，从该检查区域可从待检查患者获取磁共振信号。均匀性区域117通常是球形或椭球形区域，其中主磁场具有高度的空间均匀性。通常，在半径为25cm的球形体积上实现2ppm的主磁场均匀性。而且，梯度磁场仅具有非常小的线性偏离。磁体框架101被置于检查室的地板109上。患者台顶部14被安装在桥接构件103上。桥接构件被安装成能够在横向于患者台顶部表面的方向(在该示例中是在垂直方向上)移动。设置致动器105且安装至框架并操作以使桥接构件在横向方向上移动，即如双箭头所示的上下方向。
图3示出了使用本发明的磁共振成像系统的侧视图。在图3中，待检查患者被示为位于患者台顶部14上，但仍位于磁共振检查系统的检查区域111外侧。患者台顶部14支靠在基座113上且能够平移入磁体框架101内的检查区域中。RF线圈阵列17已经被置于患者身体上。RF线圈阵列17实际上可直接置于患者身体上，或单独的线圈支撑件可以安装至患者台顶部14，RF线圈阵列可附接至线圈支撑件。裙片107被示为柔性地安装至桥接构件103并伸到检查区域的内壁上。在桥接构件的运动期间，裙片覆盖桥接构件和内壁之间的间隙以及还有患者台顶部和内壁之间的间隙。致动器105是由位于基座113中的液压系统113驱动的液压致动器。作为选择，压电致动器可与电气驱动和控制模块一起用来控制致动器以驱动桥接构件在垂直方向上移位。驱动和控制模块113也可以与运动控制器32组合在一起来控制患者台纵向地移动进入和离开膛孔。

Claims (7)

1.一种磁共振检查系统，包括：
检查区域；
用以在所述检查区域中施加静态磁场的磁体；
具有支撑表面的患者承载架；
RF天线，所述RF天线具有相对于所述支撑表面固定的几何关系，
其中，所述磁体具有支撑框架并设置有桥接构件，所述桥接构件以能够在横向于所述支撑表面的方向上移动的方式安装至所述支撑框架，其中所述桥接构件支撑所述患者承载架，且在所述检查区域内所述患者承载架能够在横向于所述支撑表面的方向上移动；
驱动系统，所述驱动系统用于控制所述患者承载架的移动，所述驱动系统具有用以驱动所述患者承载架的一个或多个致动器以及用以控制所述致动器的驱动控制模块，且所述磁共振检查系统设置有扫描控制模块来控制磁共振信号的获取，且所述驱动控制模块联接至所述扫描控制模块且被构造成驱动所述桥接构件和所述患者承载架在横向于所述支撑表面的方向上移动以补偿由所述磁共振信号的获取导致的运动。
2.根据权利要求1所述的磁共振检查系统，其中，所述磁体是具有膛孔的圆柱形磁体，所述检查区域设置在所述膛孔内，在所述桥接构件和所述膛孔的内壁或所述患者承载架和所述膛孔的内壁之间设置裙片。
3.根据权利要求2所述的磁共振检查系统，其中，所述裙片被柔性地安装至所述桥接构件或所述患者承载架。
4.根据权利要求2或3所述的磁共振检查系统，其中，所述裙片由柔性材料形成、或形成为柔性地联接的裙片元件、或形成为可膨胀的裙片元件。
5.根据权利要求1所述的磁共振检查系统，其中，所述患者承载架还以能够平行于所述支撑表面移动的方式安装。
6.根据权利要求1所述的磁共振检查系统，其中，所述磁共振检查系统还设置有用以在所述检查区域中施加暂时梯度磁场的梯度线圈、用以给所述梯度线圈供应电流的梯度放大器，所述扫描控制模块具有用以控制所述梯度放大器的梯度控制器，且所述驱动控制模块联接至所述梯度控制器，从而控制所述患者承载架的运动以补偿由于所述梯度磁场的切换造成的运动。
7.根据权利要求1所述的磁共振检查系统，其中，所述磁共振检查系统包括用以在所述检查区域中生成RF场的RF模块、用以在所述检查区域中生成梯度磁场的梯度模块，其中所述驱动系统被构造成驱动所述致动器使得在置于所述支撑表面上的受试者体内生成物质波，且所述RF模块和所述梯度模块被构造成获取由所述物质波导致从所述受试者生成的磁共振弹性信号。
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