CN111650544B - 具有电子剂量计的磁共振天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种磁共振天线组件(100)，其包括一个或多个天线元件(106)，其中，所述磁共振天线组件还包括可操作用于测量由所述磁共振天线组件接收的电离辐射(442)的累积辐射剂量(470)的多个电子剂量计(108、110、204、604)。

Description

具有电子剂量计的磁共振天线
本申请是申请日为2015年3月5日，题为“具有电子剂量计的磁共振天线”，申请号为201580013652.1的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于磁共振引导放射治疗的系统，具体而言涉及天线组件的构建。
背景技术
磁共振成像和放射治疗的集成通过改进的病变靶向，尤其是对于移动器官，打开了在放射治疗中的新视野。
磁共振装置和放射治疗源的组合是已知的。通常，辐射源被放置在关于磁体的旋转机架上，并且磁体被设计使得辐射穿过磁体或穿过磁体中或多个磁体之间的空间。美国专利申请US 2011/0260729A1公开了适于放射治疗的磁共振成像装置。
诸如电子部件的各种部件当它们被暴露于辐射时，能够随着时间被损坏。美国专利US 8519732B2公开了监测在pn结的击穿期间发射的弱光发射以用作由于辐射的在半导体部件的操作期间的击穿的自测试。
发明内容
本发明在独立权利要求中提供了磁共振天线组件、医学仪器以及操作医学仪器的方法。在从属权利要求中给出了实施例。
如本领域的技术人员将认识到的，本发明的各个方面可以实现为装置、方法或计算机程序产品。相应地，本发明的各个方面可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、常驻软件、微代码等)或组合软件和硬件方面的实施例(在本文中总体上全部可以被称为“电路”、“模块”或“系统”)的形式。此外，本发明的各个方面可以采取实现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实现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。所述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。本文使用的“计算机可读存储介质”涵盖任何可以存储可由计算设备的处理器执行的指令的有形存储介质。可以将计算机可读存储介质称为计算机可读非暂态存储介质。也可以将计算机可读存储介质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还可以能够存储能够由计算设备的处理器访问的数据。计算机可读存储介质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)和数字通用盘(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经由网络或通信链路由计算机设备访问的各种类型的记录介质。例如，可以在调制调解器、因特网或局域网上检索数据。可以使用任何适当介质发送实现在计算机可读介质上的计算机可执行代码，所述任何适当介质包括但不限于无线的、有线的、光纤线缆的、RF等或者前面的任何合适的组合。
计算机可读信号介质可以包括具有实现在其中的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取任何各种形式，包括但不限于电磁的、光学的或它们的任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是这样的任何计算机可读介质：不是计算机可读存储介质，并且能够传达、传播或传输由指令运行系统、装置或设备使用或与指令运行系统、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。计算机存储器是任何可由处理器直接访问的存储器。“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。
如本文中所使用的“处理器”涵盖能够运行程序或机器可执行指令或计算机可执行代码的电子部件。对包括“处理器”的计算设备的引用应当被解读为能够包含多于一个的处理器或处理核。所述处理器可以例如是多核处理器。处理器也可以指在单个计算机系统之内的或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能够指每个包括一个或多个处理器的计算设备的集合或网络。计算机可执行代码可以由可以在相同的计算设备之内或甚至可以分布在多个计算设备之间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方面的操作的计算机可执行代码可以以一个或多个编程语言的任何组合来编写并且被编译为机器可执行指令，所述一个或多个编程语言包括诸如Java、Smalltalk、C++等的面向对象的编程语言以及诸如“C”编程语言或相似编程语言的常规过程性编程语言。在一些实例中，所述计算机可执行代码可以采取高级语言的形式或者采取预编译的形式并且结合在工作时生成机器可执行指令的解读器一起被使用。
所述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(作为独立的软件包)、部分在用户的计算机上并且部分在远程计算机上、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后一种情形下，所述远程计算机可以通过包括局域网(LAN)或广域网(WAN)的任何类型的网络连接到用户的计算机，或者可以(例如，通过使用因特网服务提供商的因特网)对外部计算机进行连接。
参考根据本发明的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图图示和/或方框图来描述本发明的方面。应理解，当可应用时，能够通过采取计算机可执行代码的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方框的部分。还应理解，当互不排斥时，可以组合不同流程图、图示和/或方框图中的方框的组合。这些计算机程序指令可以被提供给通用计算机、专用计算机或产生机器的其他可编程数据处理装置的处理器，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在流程图和/或一个或多个方框图框中指定的功能/动作的单元。
这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读介质中，所述计算机可读介质能够指引计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备以特定的方式来工作，使得在计算机可读介质中存储的指令产生包括实施在流程图和/或一个或多个方框图框中指定的功能/动作的指令的制品。
所述计算机程序指令还可以加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上，以令在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行一系列操作步骤，从而产生计算机实施的过程，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/或一个或多个方框图框中指定的功能/动作的过程。
如本文所使用的“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”还可以被称为“人机接口设备”。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，所述用户接口可以允许操作者控制或操纵计算机，并且所述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的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、触摸板、指点杆、图形输入板、操纵杆、游戏手柄、网络摄像头、耳机、变速杆、转向盘、踏板、有线手套、跳舞毯、遥控器和加速度计对数据的接收全都是实现对来自操作者的信息或数据的接收的用户接口部件的范例。
如本文所使用的“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将控制信号或指令发送到外部计算设备和/或装置。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、IEEE 1284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。
如本文所使用的“显示器”或“显示设备”涵盖适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、音频和/或触觉数据。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、双稳态显示器、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)、等离子体显示板(PDP)、液晶显示器(LCD)、有机发光二极管显示器(OLED)、投影器和头戴式显示器。
医学图像数据在文本中被定义为已经使用医学成像扫描器采集的二维或三维数据。医学成像扫描器可以被理解为适于采集与患者的物理结构有关的信息并且构建二维或三维医学图像数据集的装置。医学图像数据能够用于构建对医师的诊断有用的可视化。能够使用计算机来执行这一可视化。
磁共振数据是医学图像数据的范例。本文中磁共振(MR)数据被定义为在磁共振成像扫描期间由磁共振装置的天线所记录的由原子自旋发射的射频信号的测量结果。磁共振数据是医学图像数据的范例。本文中磁共振成像(MRI)图像被定义为包含在磁共振成像数据内的对解剖数据的经重建的二维或三维可视化。该可视化能够使用计算机来执行。
核医学成像数据是医学图像数据的又一范例。核医学图像数据是使用核医学成像技术，诸如正电子发射断层摄影(PET)或单光子发射断层摄影(SPECT)采集的数据。如本文使用的核医学图像涵盖从核医学成像数据构建的无线电核苷酸浓度的重建的二或三维可视化。该可视化能够使用计算机来执行。
在一个方面中，本发明提供了包括一个或多个天线元件的磁共振天线组件。如本文使用的天线元件涵盖主动被用于射频信号的接收或发送的天线的部件。磁共振天线组件是被用于或旨在用于执行磁共振成像方法或可以被并入磁共振成像系统的天线组件。所述磁共振天线组件还包括可操作用于测量由磁共振天线组件接收的电离辐射的累积辐射剂量的多个电子剂量计。如本文使用的电子剂量计涵盖剂量计或辐射探测器和主动测量辐射剂量的伴随电子器件。电子剂量计的范例是基于硅的辐射探测器。可以将基于硅的探测器与用于测量累积辐射剂量的电子器件结合。该范例可以具有能够测量由磁共振天线装置接收的辐射和因此已知对天线组件的辐射的剂量的益处。这能够有用于预测磁共振天线组件何时将出故障或在它出现故障之前其何时可以有用于将它更换。
在一些范例中，可以空间地确定对磁共振天线组件的累积辐射剂量。例如多个电子剂量计能够被分布在磁共振天线组件的不同地方或位置中，使得已知在各个区域中接收的辐射的模型或估计。
在另一实施例中，磁共振天线组件包括可操作用于支持一个或多个天线元件的天线元件支撑物。多个电子剂量计包括天线元件剂量计的集合。天线元件剂量计被分布在天线元件支撑物内。该实施例可以是有益的，因为对天线元件和天线元件支撑物的累积辐射剂量可以使得能够预测天线元件的功能何时出故障。例如，电离辐射可以使构建天线元件支撑物的材料毁坏或退化。
在一些范例中，天线元件支撑物可以被认为是用于支持或支撑天线元件的结构。在一些范例中，天线元件支撑物可以是刚性的，例如用于头部线圈。在其他范例中，天线元件支撑物可以是柔性的，并且在这种情况下磁共振天线组件形成可操作于被放置在患者的表面上的表面线圈。
在另一实施例中，磁共振天线组件还包括射频控制部件，所述射频控制部件用于将射频功率分布到一个或多个天线元件和/或用于接收来自一个或多个天线元件的射频信号。在一些范例中，天线元件可以被单独驱动，并且不同幅度和/或相位的射频功率被供应到不同天线元件。射频控制部件可以包括如用于将射频信号分裂到不同天线元件的装备的这样的部件；其可以包括针对天线元件中的每个或作为整体的天线元件的匹配网络。
多个电子剂量计包括控制部件剂量计的集合。控制部件剂量计被分布在电子器件附近，其组成射频控制部件。因此，控制部件剂量计被定位在射频控制部件内。该实施例可以是有益的，因为其使得能够测量对组成射频控制部件的电子部件的辐射剂量。这可以使得能够准确确定或预测由于电离辐射射频控制部件何时将出现故障。
在另一实施例中，射频控制部件可从磁共振天线组件拆卸。该实施例可以是有益的，因为射频控制部件可以可更换，与磁共振天线组件的其他部件，诸如天线元件支撑物和一个或多个天线元件分离。各个部件可以接收不同量的辐射，并且因此可能在不同的时间处出故障，或需要在不同的时间处被更换。使单片像这样模块化或可更换使得能够仅更换已知已经被辐射损坏的那些部件。
在另一实施例中，从磁共振天线组件移除射频控制部件。这可以是有益的，因为射频控制部件可以被放置地足够远，使得其接收更少的辐射。
在另一实施例中，磁共振天线组件还包括剂量计控制器。剂量计控制器可操作用于向多个电子剂量计中的每个供电。剂量计控制器可操作用于使用多个电子剂量计确定累积辐射剂量。该实施例可以是有益的，因为其提供用于修改简单的辐射探测器并使用他们作为剂量计的电子器件。
在另一实施例中，剂量计控制器可操作用于运行天线故障模型。天线故障模型可操作用于使用累积辐射剂量来预测磁共振天线组件的故障。天线故障模型使用累积剂量，不管其是否是空间的，作为到模型的输入。在一些范例中，剂量计控制器是独立单元。在其他范例中，剂量计控制器可以是例如部分包括计算机或数据处理系统。因此，在一些范例中控制器能够包括在磁共振成像系统上的处理器。
在另一方面中，本发明提供医学仪器，所述医学仪器包括用于从至少部分地在成像区内的对象采集磁共振数据的磁共振成像系统。如本文使用的成像区涵盖磁场足够高并且足够均匀以用于执行磁共振成像的区域。磁共振成像系统还包括根据实施例的磁共振天线组件。医学仪器可操作用于使用磁共振天线组件采集磁共振数据。
在一些范例中，磁共振天线组件是其中剂量计控制器可操作用于运行天线故障模型并且天线故障模型可操作用于使用累积辐射剂量预测磁共振天线组件的故障的实施例。
在另一实施例中，医学仪器还包括可操作用于生成主磁场的主磁体。主磁场是足够强并且具有足够均匀以用于执行磁共振成像的区域的磁场。成像区是其中主磁场足够强并且足够均匀以用于执行磁共振成像的区域。医学仪器还包括被附接到主磁体的一个或多个磁体电子剂量计。一个或多个磁体电子剂量计可操作用于测量在主磁场内的散射的电离辐射。
剂量计控制器可操作用于向磁体电子剂量计中的每个供电。剂量计控制器还可操作用于使用一个或多个磁体电子剂量计确定累积辐射剂量。磁体电子剂量计是被用作输入使得更准确地确定辐射剂量场的额外或单独的电子剂量计。这可以被用于针对天线故障模型的额外输入。这可以使得能够更准确地确定应当何时更换磁共振天线组件或磁共振天线组件的部分。尤其地，在磁体电子剂量计是单独的电子剂量计的实施例中，这些单独的磁体电子剂量计确定辐射剂量场。根据该辐射剂量场，能够估计在天线支撑物上的天线元件和/或射频控制部件处的累积辐射剂量。然后，获得由于由天线元件和射频控制接收的累积辐射剂量的故障的合理预期，而不需要天线元件剂量计和控制部件剂量计。此外，由磁体电子剂量计测量的辐射剂量场能够被用于估计由可以在磁体膛内使用的其他配件或辅助设备接收的累积辐射剂量，并且相应地完成这样的配件或辅助设备的预期故障的合理估计。此外，由磁体电子剂量计测量的辐射剂量场能够被用作与通过天线元件剂量计和控制部件剂量计的测量一起的额外电子剂量计，以实现更高程度的冗余，用于估计在天线元件和射频控制部件处的累积辐射剂量。
在另一实施例中，医学仪器还包括可操作用于被放置在至少部分在成像区内的对象的一个或多个对象电子剂量计。对象被至少部分被放置在成像区内，并且然后在成像区内的对象的部分能够由磁共振成像系统进行成像。一个或多个对象电子剂量计可操作用于测量散射的电离辐射。剂量计控制器可操作用于向一个或多个对象电子剂量计中的每个供电。剂量计控制器还可操作用于使用一个或多个对象电子剂量计确定累积辐射剂量。具有被放置在对象上的额外电子剂量计可以实现剂量计控制器的更准确的操作或累积辐射剂量的更好预测，从而使得其关于何时更换磁共振天线组件的整体或部分更准确。
在另一实施例中，辐射治疗设备是伽玛刀。
在另一实施例中，辐射治疗设备是伽玛射束辐射系统。
在另一实施例中，辐射治疗设备是带电粒子束辐照系统。
在另一实施例中，辐射治疗设备是线性加速度计或LINAC。
在另一实施例中，辐射治疗设备是X射线射束辐照系统。
在另一实施例中，医学仪器还包括可操作用于从成像体积重建核医学图像的医学核成像系统。成像体积在成像区内。成像体积是正电子发射断层摄影或其他核磁成像技术系统的，并且成像体积是磁共振成像系统的。因此医学仪器能够同时执行核成像技术和磁共振成像两者。
在另一实施例中，医学仪器还包括用户接口。用户接口可操作用于在天线故障模型预测磁共振天线组件的故障时显示警告消息。这可以是有用的，因为其可以通知医学仪器的操作者或其他用户何时更换磁共振天线组件的整体或部分。
在另一方面中，本发明提供了一种操作医学仪器的方法。磁共振成像系统可操作用于使用根据实施例的磁共振天线组件采集来自成像区的磁共振数据。医学仪器包括磁共振成像系统和辐射治疗设备。所述方法包括控制磁共振成像系统以使用磁共振天线组件来采集磁共振数据。所述方法还包括控制辐射治疗设备以使用电离辐射来辐照在成像区内的目标区。所述方法还包括在对目标区的辐照期间使用多个电子剂量计来测量累积辐射剂量。
所述方法还包括使用天线故障模型来预测磁共振天线的故障。天线故障模型可操作用于预测累积辐射剂量的故障。例如，天线故障模型可以是通过使用电离辐射有意地辐照磁共振天线组件直到其出故障而准确地确定的事物。所述方法也可以是计算机实施的方法。所述方法也可以以令处理器控制医学指令来执行所述方法的所有步骤的可执行指令的形式来实施。
应当理解，可以组合本发明的前述实施例中的一个或多个，只要组合的实施例不相互排斥。
附图说明
在下文中，将仅通过范例并且参考附图来描述本发明的优选实施例，在附图中：
图1示出了磁共振天线组件的范例；
图2示出了磁共振天线组件的又一范例；
图3示出了剂量计系统的范例；
图4示出了医学仪器的实施例；
图5示出了示出操作图4的医学装置的方法的流程图；
图6示出了医学仪器的又一范例；
图7示出了医学仪器的又一范例；
图8示出了天线故障模型480能够如何在一些范例中工作的示意图；并且
图9示出了能够如何在一些情况下实施剂量计控制器302的范例。
附图标记列表
100磁共振天线组件
102天线元件支撑物
104射频控制部件
106天线元件
108天线元件剂量计
110控制部件剂量计
112电子部件
200磁共振天线组件
202磁共振体线圈
204电子剂量计
300剂量计系统
302剂量计控制器
304磁共振成像系统控制器或计算机
400医学仪器
402外部射束放射治疗系统
404磁共振成像系统
406机架
408放射治疗源
410准直器
412磁体
414低温恒温器
416超导线圈
418超导屏蔽线圈
422膛
424磁场梯度线圈
426磁场梯度线圈电源
430收发器
432成像区
434对象支撑物
436对象
437机械定位系统
438目标区
440机架旋转的轴
442辐射射束
446硬件接口
448处理器
450用户接口
452计算机存储设备
454计算机存储器
456脉冲序列
458磁共振数据
460磁共振图像
462规划数据
464规划数据配准
468外部射束剂量规划
470累积辐射剂量
472控制模块
474图像重建模块
476图像配准模块
478放射治疗规划模块
480天线故障模型
482显示器
484图形用户接口
486警告
502控制磁共振成像系统使用磁共振天线组件来采集磁共振数据
504控制辐射治疗设备使用电离辐射来辐照在成像区内的目标区
506在目标区的辐照期间使用多个电子剂量计来测量累积辐射剂量
508使用天线故障模型来预测磁共振天线组件的故障，所述天线故障模型可操作用于使用累积辐射剂量来预测故障
600医学仪器
602对象电子剂量计
604磁体电子剂量计
700医学仪器
702探测器环
704控制电子器件
706核医学成像数据
708核医学图像
710放射性同位素的浓度
712发射的辐射
具体实施方式
在这些附图中相似编号的元件或为等价元件或执行相同的功能。如果功能等价，则先前已经讨论的元件将不必在后面的附图中讨论。
通常，顺序地执行预备诊断成像和辐射治疗(RT)。在MR成像被用于RF规划时这尤其真实。对于组合的MR/RT系统，如果RF线圈与苛刻的RT环境兼容，则其是有益的。范例可以提供具有集成健康检查的模块化RF-线圈概念。在MR系统体线圈或表面线圈中的集成剂量计测量累积辐射。在一些范例中，一旦已经达到了定义的辐射剂量，就可以更换局部敏感性电子模块，使得质量与安全被保证，且服务成本减少。
对于辐射治疗，患者被放置在RT系统中并且被固定。进行低分辨率X射线，并且将预采集的高分辨率数据演变为实际X射线数据。剂量规划相应地被修改并且治疗被执行。
常规RF线圈未被设计为经受辐射治疗系统的恶劣环境。线圈电子器件是易损的，并且通常材料未进行对高剂量电离辐射的测试。此外，要求线圈在这些状况下长时间段地完美地操作。
范例可以提供尤其被设计为用在MR/RT环境中的修改的RF线圈。线圈被分离，使得线圈的仅绝对必要的那些部分(例如，用于去谐的PIN二极管、布线、集总电容器…)保持在RT视场中。前置放大器和其他电子器件被放置远离使得撞击那些部件的剂量明显更低。
在一些范例中，线圈和电子模块承载剂量计。这些剂量计测量累积剂量，被读出，并且例如将结果与例如材料生命时间vs.剂量的预采集的查找表进行比较。在由于过多剂量的隐现故障的情况下，该自检查能够指示线圈的状态和线圈或子部件的适时更换。
一些范例的中心元件是能够测量在线圈的不同部分处的累积剂量的具有集成剂量计的MR/RT的RF线圈。剂量计经由额外缆线或光学地被读出。将生成的剂量与材料-健康vs.剂量值被存储在其中的预采集的查找表进行比较。该自检查能够指示线圈或线圈的部分是否和何时将要出故障，以及何时需要更换。在第一实施例中，线圈或线圈阵列被分裂使得所有易损的电子器件，如前置放大器、RXE-模块、线圈驱动器等被放置为远离实际线圈导体(参见图1)。
图1示出了磁共振天线组件100的范例。磁共振天线组件100包括天线元件支撑物102。射频控制部件104被附接到天线元件支撑物102。具有被嵌入天线元件支撑物102中或被附接到天线元件支撑物102的多个天线元件106。在天线元件支撑物中具有多个天线元件剂量计108。例如针对接收线圈，射频控制部件104能够是被附接到天线元件106中的每个的前置放大电子器件。在其他范例中，射频控制部件104能够是用于连接到天线元件106中的每个的匹配网络的集合。在射频控制部件104内示出了被分布在电子部件112之间的多个控制部件剂量计110。
在一些范例中，射频控制部件104可从天线元件支撑物102移除。在这种情况下，插座或者连接器可以被用于将射频控制部件104的输出连接到各个天线元件106。天线元件剂量计108和控制部件剂量计110组成电子剂量计。图1中示出的范例例如可以是表面线圈。然而，磁共振天线的其他标准配置也是可应用的。
在这种方式中线圈本身被暴露于高辐射水平，同时更有价值的电子器件具有更多的保护。两个部分可以承载描述的剂量计。在这种方式中，能够独立地决定是否需要更换一个部分。所述配置因此节约成本，因为在已经累积‘致命’剂量和故障发生之前电子器件可以比实际线圈操作更长。
在另一范例中，被暴露于辐射的局部电子器件已经集成辐射传感器，因此测量局部电子模块的集成剂量。当达到累积剂量时局部电子模块被更换。能够在有效电子部件开始出故障之前更换模块。这在图2中进行了描绘，图2示出了具有可更换电子模块的集成MRI体线圈。
图2示出了磁共振天线组件的又一范例。磁共振天线组件200包括磁共振体线圈202。在体线圈202的内部，具有分布的多个电子剂量计204。在一些范例中，电子剂量计是被附接到中央电子单元的传感器。在另一范例中，整个电子剂量计204包括辐射传感器以及还包括驱动电子器件和用于记录累积辐射剂量的电子器件。
辐射传感器被连接到HW控制，并且集成软件算法管理传感器数据，并且将状态报告到MRI控制台并且最终到MR服务人员，其然后能够按时更换模块(见图3)。
图3示出了剂量计系统300的范例。系统300包括多个电子剂量计204。电子剂量计204被连接到剂量计控制器，所述剂量计控制器关于传感器控制和记录累积辐射剂量的存储器而起作用。剂量计控制器302被连接到磁共振成像系统控制器或计算机304。控制器304可以充当整个磁共振成像系统的控制系统。
在另一范例中，传感器不被定位于线圈或电子器件中，而是在膛内的特定位置处。对于每个RT-会话，传感器必须被放置，使得其靠近使用的RF线圈被定位。该设置能够被看作中间步骤，因为测量的剂量不确切为通过线圈看到的。另一方面，可以使用常规线圈，并且测量的剂量被认为是线圈经历的真正剂量的下限。
图4示出了医学仪器400的实施例。医学仪器400包括外部射束放射治疗系统402和磁共振成像系统404。外部射束放射治疗系统402包括机架406和放射治疗源408。机架406用于关于机架旋转的轴440对放射治疗源408进行旋转。邻近放射治疗源408的是准直器410。磁共振成像系统404包括磁体412。
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磁体和所谓的开放式磁体两者。分裂式圆柱磁体与标准圆柱磁体类似，除了低温恒温器已经被分裂成两段以允许进入磁体的等平面，例如可以结合带电粒子射束治疗来使用这样的磁体。开放式磁体具有两个磁体段，一个在另一个上面，之间具有足够大的空间以接收对象：两个段的布置相似于亥姆霍兹线圈的布置。开放式磁体是常见的，因为对象受到较少约束。在圆柱磁体的低温恒温器内部具有超导线圈的集合。在圆柱形磁体的膛内具有成像区，其中，磁场足够强且足够均匀以执行磁共振成像。
在该实施例中示出的磁体412是标准圆柱超导磁体。磁体412具有低温恒温器414，低温恒温器214在其内具有超导线圈416。在低温恒温器内也具有超导屏蔽线圈418。磁体412具有膛422。
在磁体的膛之内还存在磁场梯度线圈424，所述磁场梯度线圈用于采集磁共振数据，以对磁体的成像区之内的磁自旋进行空间编码。磁场梯度线圈424被连接到磁场梯度线圈电源426。磁场梯度线圈424旨在为代表性的，以允许辐射穿过而不被衰减，其通常是分裂式线圈设计。通常，磁场梯度线圈包含三个独立的线圈组，以用于在三个正交空间方向上进行空间编码。磁场梯度线圈电源426向磁场梯度线圈供应电流。根据时间来控制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430的磁共振天线组件100。磁共振天线组件100邻近磁体412的成像区432。成像区432具有足以执行磁共振成像的高磁场和均匀性的区域。射频线圈428可以用于操纵成像区内的磁自旋的取向，并且用于接收来自也在成像区内的自旋的无线电发射。磁共振天线组件100也可以被称为天线或通道。磁共振天线组件100可以包含多个线圈元件。射频天线组件100包括在图1中示出的部件。剂量计控制器302也被连接到射频天线组件100和如图3所示的计算机304。
射频线圈428和射频收发器430可以由独立的发送线圈和接收线圈以及独立的发射器和接收器替代。应当理解，射频线圈和射频收发器是代表性的。射频天线也旨在表示专用发送天线和专用接收天线。类似地，收发器也可以表示单独的发射器和接收器。
对象支撑物434也在磁体422的膛内的是用于支撑对象436。可以由机械定位系统437来定位对象支撑物434。在对象436内存在目标区438。在该特定实施例中，机架旋转的轴440与磁体412的圆柱轴是同轴的。对象支撑物434已经被定位使得目标区438被定位于机架旋转的轴440上。辐射源408被示为生成辐射射束442，所述辐射射束穿过准直器410并且穿过目标区438。当辐射源408关于轴440旋转时，辐射射束442将总是靶向于目标区438。辐射射束442穿过磁体的低温恒温器414。磁场梯度线圈可以具有间隙，所述间隙将磁场梯度线圈分成两段。如果存在，该间隙减少由磁场梯度线圈424对辐射射束442的衰减。在一些实施例中，射频线圈428也可以具有间隙或被分离以减少辐射射束442的衰减。
收发器430、磁场梯度线圈电源426和机械定位系统437全部被示为被连接到计算机系统304的硬件接口446。计算机系统304被示为还包括处理器448，所述处理器用于执行机器可执行指令并且用于控制治疗装置的操作和功能。硬件接口446使得处理器448能够与医学仪器400交互并且控制医学仪器400。处理器448被示为还被连接到用户接口450、计算机存储设备452和计算机存储器454。
计算机存储设备452被示为包含脉冲序列456的集合。如本文使用的脉冲序列涵盖处理器448可以使用以控制磁共振成像系统404来采集磁共振数据的命令的序列。计算机存储设备452还被示为包含使用脉冲序列456采集的磁共振数据458。计算机存储设备452还被示为包含根据磁共振数据458重建的磁共振图像460。计算机存储设备452还被示为包含规划数据462。例如，规划数据462能够经由外部网络连接、拇指驱动器来接收或甚至经由用户接口450来输入。计算机存储设备452还被示为包含规划数据配准464，所述规划数据配准包含规划数据462与第一磁共振图像460之间的配准。计算机存储设备452还被示为包含外部射束剂量规划468。计算机存储设备452还被示为包含利用被示出在磁共振天线组件100中的电子剂量计测量的累积辐射剂量470。在一些范例中，由剂量计控制器302存储累积辐射剂量。
计算机存储器454被示出为包含控制模块472。控制模块472包含计算机可执行代码，所述计算机可执行代码时的处理器448能够控制医学仪器400的操作和功能。计算机存储器454被示为还包含图像重建模块474，所述图像重建模块使得处理器448能够将磁共振数据458重建成磁共振图像460。计算机存储器454还被示为包含图像配准模块476，所述图像配准模块可操作用于执行在两幅图像或描述图像的数据和图像之间的图像配准。例如，图像配准模块476包含使得处理器448能够将规划数据462与第一磁共振图像460配准的计算机可执行代码。计算机存储器454还被示为包含放射治疗规划模块478，所述放射治疗规划模块被用于使用在规划数据462内的空间依赖的辐射剂量和第一磁共振图像460生成外部射束剂量规划468。当然，暗含地，配准464也可以由放射治疗规划模块478来使用。计算机存储器还被示为包含天线故障模块480，所述天线故障模块使用累积辐射剂量470来预测由于辐射442的所有磁共振组件中的部分的故障。在一些范例中，由剂量计控制器来运行天线故障模块480。
用户接口450被示为任选地被连接到监测器或显示器482，所述监测器或显示器可操作于显示图形用户接口484。当天线故障模型480预测磁共振天线组件100的故障或部分故障时，可以在图形用户接口484中显示警告486。
计算机存储器454可以包含额外的软件模块。例如，其可以包含生成用于使用外部射束剂量规划控制外部射束放射治疗系统的命令的软件模块。存储器也可以包含用于修改外部射束剂量规划的软件模块和/或用于使用监测磁共振数据控制外部射束放射治疗系统的命令。
图5示出了显示操作图4的医学装置400的方法的流程图。首先，在任选步骤中，对象436被放置到磁共振成像系统404中。接下来在步骤502中，使用磁共振天线组件100来采集磁共振数据。接下来在步骤504中，使用电离辐射442在成像区432内辐照目标区438。接下来在步骤506中，在目标区的辐照期间使用多个电子剂量计来测量累积辐射剂量470。最后在步骤508中，使用天线故障模型480来预测磁共振天线组件100的故障486。天线故障模型480可操作用于使用累积辐射剂量470来预测故障。
图6示出了医学仪器600的又一范例。图6的医学仪器600类似于图4的医学仪器400。额外的电子剂量计已经被放置到系统中。在图中示出了被放置在对象436的表面上的多个对象电子剂量计602。这些可以被放置在辐射射束路径442中或围绕其的区域中，使得可以利用对象电子剂量计602来测量辐射射束442和/或散射的辐射。还示出了被附接到磁体412的膛442的内部的多个磁体电子剂量计604。磁体电子剂量计604的放置旨在是代表性的，并未按比例进行绘制。在实际实施中，磁体剂量计604很可能会被放置为邻近射束路径442。磁体电子剂量计604也将被用于测量散射的辐射。剂量计602和604被示为被连接到剂量计控制器302。来自这些剂量计602、604的数据也被并入累积辐射剂量470中，并且通过天线故障模型480更准确地做出预测。
图7示出了医学仪器700的又一范例。图7中的医学仪器700类似于图4中的医学仪器，除了已经移除了外部射束放射治疗系统402以及与其相关的部件和代码和软件和数据。在其位置处，代替地已经安装了包括传感器回路702和控制电子器件704的核医学成像系统。例如，这种类型的传感器回路702能够被用于正电子发射断层摄影或单光子发射断层摄影。电子器件704或者驱动能够在高磁场中工作的在回路702中的辐射传感器，或光管或光纤也被用于将来自闪烁体外部的光带到电子器件704中的光探测器。
由电子器件704记录的数据被记录为核医学成像数据706。图像重建模块474能够将核医学成像数据706重建成核医学图像708。在该范例中，磁共振数据458是被用于使用图像重建模块474重建磁共振图像460的正常磁共振成像数据。医学成像回路702通过探测由对象436的身体内的放射性同位素710的浓度发射的辐射712来工作。医学仪器700能够在相同的时间同时进行磁共振成像和医学成像技术。
图8示出了天线故障模型480能够如何在一些范例中工作的示意图。并非在每个范例中使用图8中描绘的所有数据或其功能。方框800表示来自磁共振天线组件的多个电子剂量计的数据。方框802是任选的，并且表示由对象电子剂量计和/或磁性电子剂量计采集的数据。方框804表示编程有天线故障模型480的计算机或FPGA上运行的软件模块。一些范例也馈送来自磁共振和/或治疗控制控制台806的数据。诸如关于具体辐射治疗协议和/或成像协议的数据的这样的事物也可以被并入模型804中。在具有辐射射束生成器的情况下，生成器辐射810将数据供应到辐射射束系统808。方框808表示到辐射生成器810的接口808。然后描述辐射射束的数据，诸如射束的持续时间、形状、时间变化和强度，也可以被馈送到模型804。取决于模型的复杂度，所有这些各个来源的数据可以被供应到天线故障模型480。
图9示出了可以如何在一些情况下实施剂量计控制器302的范例。区域442表示辐射射束。邻近射束宽度示出了若干磁体电子剂量计604。然而，剂量计604也可以从属于电子剂量计或也为磁共振天线组件的多个电子剂量计中的一些。每个剂量计604被连接到分析器数字控制器转换器900。然后ADC 900将其数据馈送到FPGA 902。这确定随时间接收的剂量。然后将该剂量信息存储在存储器904中。存储器904经由光学或无线发送器906将数据转移到磁共振成像系统。
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，但这样的图示和描述被认为是说明性或示范性的而非限制性的；本发明不限于公开的实施例。
本领域技术人员通过研究附图、说明书和权利要求书，在实践要求保护的本发明时能够理解和实现所公开实施例的其他变型。在权利要求书中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以履行权利要求中记载的若干项目的功能。在互不相同的从属权利要求中记载特定元件并不指示不能有利地使用这些元件的组合。计算机程序可以存储和/或分布在适当的介质上，诸如与其他硬件一起供应或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但计算机程序也可以以其他形式分布，例如经由因特网或其他有线或无线的电信系统分布。权利要求书中的任何附图标记都不得被解释为对范围的限制。

Claims (5)

1.一种医学仪器(400、600、700)，包括磁共振成像系统(404)，所述磁共振成像系统用于采集来自至少部分地在成像区内的对象的磁共振数据(458)，其中，所述磁共振成像系统包括磁共振天线组件，其中，所述磁共振成像系统能够用于使用所述磁共振天线组件来采集所述磁共振数据，其中，所述医学仪器还包括能够用于生成主磁场的主磁体(412)，其中，所述医学仪器还包括被附接到所述主磁体的一个或多个磁体电子剂量计(604)，其中，所述一个或多个磁体电子剂量计能够用于测量在所述主磁场内的散射的电离辐射，其中，剂量计控制器能够用于向所述磁体电子剂量计中的每个供电，并且其中，所述剂量计控制器还能够用于使用所述一个或多个磁体电子剂量计来确定累积辐射剂量。
2.根据权利要求1所述的医学仪器，其中，所述医学仪器还包括能够用于被放置在至少部分地在所述成像区内的对象上的一个或多个对象电子剂量计(602)，其中，所述一个或多个对象电子剂量计能够用于测量散射的电离辐射，其中，所述剂量计控制器能够用于向所述一个或多个对象电子剂量计中的每个供电，并且其中，所述剂量计控制器还能够用于使用所述一个或多个对象电子剂量计来确定所述累积辐射剂量。
3.根据权利要求1所述的医学仪器，其中，所述磁共振成像系统还包括辐射治疗设备(402)，所述辐射治疗设备能够用于对在所述成像区内的目标区进行辐照。
4.根据权利要求3所述的医学仪器，其中，所述辐射治疗设备是以下中的任一个：伽玛刀、伽玛射束辐照系统、带电粒子束辐照系统、X射线射束辐照系统以及LINAC。
5.根据权利要求1所述的医学仪器，其中，所述医学仪器还包括医学核成像系统(702、704)，所述医学核成像系统能够用于从成像体积(710)重建核医学图像(708)，其中，所述成像体积在所述成像区(432)内。
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