CN115280172A - 用于单侧磁共振成像的射频接收线圈网络 - Google Patents

Abstract

公开了一种单侧磁成像设备，所述单侧磁成像设备包括永磁体，其中Z轴被限定成穿过所述永磁体而进入视场中。所述单侧磁成像设备进一步包括电磁体、梯度线圈组、射频发射线圈、射频接收线圈和电源。所述电源被配置成在沿所述Z轴的所述视场中产生电磁场。所述电磁场包括在所述视场中的场梯度，其中所述射频发射线圈的调谐被配置成瞄准所述视场中的所述场梯度内的一定位置。

Description

用于单侧磁共振成像的射频接收线圈网络

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2020年2月20日提交的名称为SYSTEM ANDMETHOD FOR UTILIZING RADIO FREQUENCY RECEIVE NETWORK FOR SINGLE-SIDEDMAGNETIC RESONANCE IMAGING的美国临时专利申请第62/979,332的优先权权益，所述申请的全部公开内容通过引用并入本文。

背景技术

磁共振成像(MRI)系统主要集中于利用封闭的形状因子。这种形状因子包括用电磁场产生材料和成像系统部件围绕成像区域。典型的MRI系统包括圆柱形孔磁体，其中患者被放置在磁体的管内用于成像。诸如射频(RF)发射线圈(TX)和接收线圈(RX)之类的部件随后被放置在患者的许多侧面上，以有效地围绕患者，从而执行成像。

典型地，RF-TX线圈较大并且完全围绕视场(即成像区域)，而RF-RX线圈较小并且正好放置在视场上。在各种现有的MRI系统中，这些部件和其他部件(其实际上围绕患者)的放置严重限制了患者的运动。RF-TX和/或RF-RX线圈相对于患者的定位会在将患者放置在成像区域内和/或将患者从成像区域内移走期间造成额外负担。例如，RF-RX线圈通常在将患者推入磁体的成像孔之前被直接放置在患者身上。这些线圈可以限制患者运动，因此只能获得患者和线圈相对于患者的特定方位。在其他MRI系统中，患者被放置在两个大板之间，以减轻对患者放置的一些物理限制。无论如何，需要在下一代MRI系统中提供现代成像配置，以进一步缓解上述关于患者舒适度和繁重的位置限制的问题。

发明内容

在一个一般方面，本公开提供了一种单侧磁成像设备，所述单侧磁成像设备包括永磁体，其中Z轴被限定成穿过所述永磁体而进入视场中。所述单侧磁成像设备进一步包括电磁体、梯度线圈组、射频发射线圈、射频接收线圈和电源。所述电源被配置成在沿所述Z轴的所述视场中产生电磁场。所述电磁场包括在所述视场中的场梯度，其中所述射频发射线圈的调谐被配置成瞄准所述视场中的所述场梯度内的一定位置。

在另一个方面中，本公开提供了一种调谐单侧磁成像设备的方法，所述单侧磁成像设备包括永磁体、电磁体、梯度线圈组、射频发射线圈、射频接收线圈和被配置成在感兴趣区域中产生电磁场的电源。所述调谐方法包括访问所述电磁场中的场梯度，以及调整所述射频接收线圈的参数以瞄准所述场梯度内的成像位置。

附图说明

在所附权利要求中具体阐述了各个方面的新颖特征。然而，通过结合附图参考以下描述，可以最好地理解关于组织和操作方法的所描述方面。

图1是根据本公开的各个方面的磁共振成像系统的示意图。

图2是根据本公开的各个方面的图1中所示的磁共振成像系统的分解透视图。

图3是根据本公开的各个方面的图1中所示的磁共振成像系统的正视图。

图4是根据本公开的各个方面的图1中所示的磁共振成像系统的正视图。

图5说明了根据本公开的各个方面的用于通过磁共振成像系统对特定外科手术和介入进行成像的患者的示例性定位。

图6是根据本公开的各个方面的包括单个线圈元件和可变磁场的RF-RX阵列的示例性示意图。

图7是根据本公开的各个方面的环形线圈以及环形线圈磁场的示例性变量的示例性图示。

图8是根据本公开的各个方面的说明了作为环形线圈的半径的函数的磁场的示例性X-Y图表。

图9是根据本公开的各个方面的包括前列腺周围的区域的人体的一部分的横截面图示。

图10是根据本公开的各个方面的壳体中的RF-RX阵列的正视图，出于说明目的将壳体描绘为透明部件以便暴露其中的单个线圈元件。

图11是根据本公开的各个方面的图10的RF-RX阵列的另一正视图。

图12是根据本公开的各个方面的图10的RF-RX阵列的透视图。

附图并非旨在按比例绘制。在几个视图中，对应的附图标记表示对应的部分。为了清楚起见，不是每个部件都在每个图中标出。本文阐述的范例以一种形式说明了本发明的某些实施方案，并且这些范例不应被解释为以任何方式限制本发明的范围。

具体实施方式

以下国际专利申请以其相应的全部内容通过引用并入本文：

·2020年2月14日提交的名称为SYSTEMS AND METHODS FOR ULTRALOW FIELDRELAXATION DISPERSION的国际申请第PCT/US2020/018352号，现为国际公开第WO2020/168233号；

·2020年2月24日提交的名称为SYSTEMS AND METHODS FOR PERFORMINGMAGNETIC RESONANCE IMAGING的国际申请第PCT/US2020/019530号，现为国际公开第WO2020/172673号；

·2020年2月24日提交的名称为PSEUDO-BIRDCAGE COIL WITH VARIABLE TUNINGAND APPLICATIONS THEREOF的国际申请第PCT/US2020/019524号，现为国际公开第WO2020/172672号；

·2020年3月25日提交的名称为SINGLE-SIDED FAST MRI GRADIENT FIELD COILSAND APPLICATIONS THEREOF的国际申请第PCT/US2020/024776号，现为国际公开第WO2020/198395号；

·2020年3月25日提交的名称为SYSTEMS AND METHODS FOR VOLUMETRICACQUISITION IN A SINGLE-SIDED MRI SYSTEM的国际申请第PCT/US2020/024778号，现为国际公开第WO2020/198396号；

·2020年6月25日提交的名称为SYSTEMS AND METHODS FOR IMAGERECONSTRUCTIONS IN MAGNETIC RESONANCE IMAGING的国际申请第PCT/US2020/039667号，现为国际公开第WO2020/264194号；以及

·2021年1月22日提交的名称为MRI-GUIDED ROBOTIC SYSTEMS AND METHODS FORBIOPSY的国际申请第PCT/US2021/014628号。

2018年6月8日公开的名称为UNILATERAL MAGNETIC RESONANCE IMAGING SYSTEMWITH APERTURE FOR INTERVENTIONS AND METHODOLOGIES FOR OPERATING SAME的美国专利申请第16/003,585号以其全部内容通过引用并入本文。

以下美国临时专利申请以其相应的全部内容通过引用并入本文：

·2020年3月9日提交的名称为SYSTEMS AND METHODS FOR ADAPTING DRIVENEQUILIBRIUM FOURIER TRANSFORM FOR SINGLE-SIDED MRI的美国临时专利申请第62/987,286号；以及

·2020年3月9日提交的名称为SYSTEMS AND METHODS FOR LIMITING K-SPACETRUNCATION IN A SINGLE-SIDED MRI SCANNER的美国临时专利申请第62/987,292号。

在详细解释MRI系统和方法的各个方面之前，应当注意，说明性示例在应用或使用上不限于附图和说明书中所说明的部件的构造和布置的细节。说明性示例可以在其他方面、变化和修改中实施或结合，并且可以以各种方式实践或执行。此外，除非另有说明，否则本文使用的术语和表达是为了方便读者描述说明性示例的目的而选择的，而不是为了限制本发明。此外，应当理解，下述方面、方面的表达和/或示例中的一者或多者可以与其他下述方面、方面的表达和/或示例中的任一者或多者组合。

典型的MRI系统在成像区域内产生均匀场。该均匀场然后产生磁共振频率的窄带，该窄带然后可以由接收线圈(RF-RX)捕获、由光谱仪放大和数字化。由于频率在定义明确的窄带宽内，因此硬件架构集中于创建具有最佳线圈品质因子的静态调谐RF-RX线圈。已经产生了许多线圈架构的变体，其探索了大的单体积线圈、线圈阵列、平行线圈阵列或身体特定线圈阵列。然而，这些架构是基于在高场强下对接近感兴趣的特定频率进行成像，并且尽可能小以装配在封闭的MRI设备的磁孔或管内。

根据各个方面，提供了一种MRI系统，所述MRI系统可以包括可以从磁体的面偏移的独特成像区域。与传统的扫描仪相比，这种偏移和单侧MRI系统的限制较少。此外，这种形状因子可以具有内置磁场梯度，从而在感兴趣区域上产生一系列场值。此外，与典型的MRI系统相比，这个系统可以在较低的磁场强度下工作，从而允许放宽RX线圈设计约束和/或允许与MRI一起使用额外机制，例如机器人。例如，在2021年1月22日提交的名称为MRI-GUIDEDROBOTIC SYSTEMS AND METHODS FOR BIOPSY的国际申请第PCT/US2021/014628号中进一步描述了示例性MRI引导的机器人系统。

根据本公开的各个方面，MRI系统的主磁场的独特架构可以创建一组不同的优化约束。因为成像体积现在在更宽的磁共振频率范围上延伸，所以硬件可以被配置为对在视场上产生的特定频率敏感并捕获该特定频率。该频率扩展通常比调谐到单一频率的单个接收线圈所能敏感的要大得多。此外，因为场强可以比传统系统低得多，并且因为信号强度可以与场强成比例，所以通常认为使接收线圈网络的信噪比(SNR)最大化是有益的。因此，根据各个方面，提供了在不损失敏感度的情况下获取在视场内产生的全范围频率的方法。

图1至图5描绘了磁共振成像系统100。如图1和图2中所示，磁共振成像系统100包括壳体120。壳体120包括前表面125。根据各个方面，前表面125可以是凹形和/或凹陷的前表面。

如图1和图2中所示，壳体120包括永磁体130、射频发射线圈140、梯度线圈组150、电磁体160和射频接收线圈170。如图3和图4中所示，永磁体130可以包括以阵列配置设置的多个磁体。形成永磁体130的多个磁体被配置为覆盖整个表面，如图3的正视图中所示，并且如图4的侧视图中所示说明为水平方向上的条。主要参考图1，主永磁体阵列可以包括至少一个进入孔隙或孔135，所述进入孔隙或孔可以使得从壳体120的相对侧穿过外壳120接近患者。在本公开的其他方面，永磁体阵列可以是无孔的，并且限定永磁体的不间断布置，而没有穿过其限定的孔。

根据本公开的各个方面，永磁体130在感兴趣区域190中提供静磁场。根据各种实施方案，永磁体130可以包括如图3和图4中所示的平行配置的多个圆柱形永磁体。根据各种实施方案，永磁体130可以包括任何合适的磁性材料，包括但不限于稀土基磁性材料，诸如Nd基磁性材料等。

根据各个方面，使用图1至图至图4所说明的磁共振成像系统100，可以根据解剖扫描的类型将患者定位在任何数目的不同位置。例如，如图5中所说明，当用磁共振成像系统100扫描骨盆时，患者可以以截石位躺在表面上。如图5所说明，对于骨盆扫描，可以将患者定位为使其背部靠在桌子上，并且将腿抬起以抵靠系统100的顶部静置。骨盆区域可以直接定位在孔135的前面。

根据各个方面，提供了能够在MRI系统100内成像的几种方法。这些方法可以包括将可变调谐RF-RX线圈、具有调谐到取决于磁场的空间不均匀性的频率的元件的RF-RX线圈阵列、超低噪声前置放大器设计、以及具有多个接收线圈的RF-RX阵列中的一个或多个进行组合，所述多个接收线圈被设计成优化来自特定身体部位的限定和受限视场的信号。这些方法可以根据需要以任意组合方式组合。

在本公开的各个方面中，可变调谐RF-RX线圈可以并入MRI系统100中。例如，射频接收线圈170可以包括可变调谐RF-RX线圈。可变调谐RF-RX线圈可以包括用于调谐电磁接收场的一个或多个电子部件。在各种实施方式中，一个或多个电子部件可以包括变容二极管、PIN二极管、电容器、电感器、MEMS开关、固态继电器或机械继电器中的至少一者。在各种实施方式中，用于调谐的一个或多个电子部件可以包括电介质、电容器、电感器、导电金属、超材料或磁性金属中的至少一者。在各种实施方式中，可以用不同的方法来实现对电磁接收场的调谐，诸如涉及改变电压以激活部件的电压调整方法，或者涉及改变一个或多个电子部件的物理位置从而调整电容或电感特性的物理重定位方法。

电压调节方法包括使用具有开关能力的无源装置。最常用的装置是PIN二极管。通过施加正向电压，PIN二极管被正向偏置，这意味着PIN二极管接通，从而允许电流通过其所连接的装置。这种方法可用于通过向应该使用的线圈发送正向电压来选择性地接通线圈。然而，这种方法的缺点是，与实际接收线圈的成本相比，PIN二极管可能非常昂贵，并且在传输期间可能由于来自TX线圈的电压尖峰而易于断裂。物理重定位方法需要物理地移动线圈来改变其电感和电容特性。由于该过程涉及线圈的物理移动，因此在某些情况下，在扫描期间可能会给患者带来额外负担。这两种方法都将调整固有谐振频率或线圈带宽。

在各种实施方式中，线圈被低温冷却以降低电阻并提高效率。

在本公开的各个方面中，MRI系统100可以包括RF-RX阵列，该RF-RX阵列包括被调谐到各种频率的单个线圈元件。例如，可以选择适当的频率来匹配位于特定线圈所在的特定空间位置处的磁场的频率。

现在参考图6的示意图300，示出了RF-RX阵列308和磁场310。磁场310可以作为空间的函数而变化，并且可以调整RF-RX阵列308中的线圈302、304、306的场和频率以近似地匹配空间位置。这里，线圈302、304、306可以被设计成对场位置B1、B2和B3进行成像，该场位置在Z方向上沿单个轴B0物理地分离。在图6中，线圈302、304、306与相邻的线圈重叠，如相互交叉的椭圆所示。

图6的RF-RX阵列308可以并入磁成像系统100中。例如，射频接收线圈170可以包括沿Z轴的可调谐RF-RX阵列。

例如，对于诸如系统100的低磁场系统，低噪声前置放大器可以被设计和配置成利用MRI系统的低信号环境。这种低噪声放大器可以被配置成使用在期望频率(例如，<4MHz和>2MHz)下不会产生显著电子噪声和电压噪声的部件。当前置放大器有输入信号时，信号和噪声被前置放大器放大相同的量(增益)。为了获得有用的低噪声放大，信号幅度应该高，同时保持低噪声。为了将噪声降至最低，前置放大器的SNR应该很高。在保持低噪声水平的同时实现良好SNR的一种方法是并联添加运算放大器(“opamps”)。典型的结型场效应晶体管设计(J-FET)在该频率下通常不具有合适的噪声特性，并且会在GHz范围内产生高频不稳定性，虽然低几十dB，但该高频不稳定性会泄漏到所测量的频率范围中。由于系统的增益可以优选地是例如总体上>80dB，所以任何小的不稳定性或固有电噪声都可能被放大并降低信号完整性。

在本公开的各个方面中，RF-RX线圈可以被设计成基于目标解剖结构对特定的有限视场进行成像。例如，参考图9中的图600，前列腺在人体内约60毫米深。为了设计用于前列腺成像的RF-RX线圈，线圈应该被配置成能够在人体内60mm深处成像。参考图7中的变量和线圈示意图500，并且根据毕奥-萨伐尔定律，环形线圈的磁场可以通过以下等式来计算：

其中0＝4*10^-7H/m为真空磁导率，R为环形线圈的半径，z为沿线圈的中心线距其中心的距离，I为线圈上的电流。假设I＝1安培，目标是在z＝60mm处定位磁场(Bz)的图形，根据图8所示的图表500，最大位置是当R为85mm时。

输入阻抗低于5欧姆的低阻抗前置放大器设计可以与接收线圈阵列中的线圈的匹配网络串联使用，以提供与同一阵列中的相邻线圈的有源解耦。这种技术不依赖于几何解耦来抵消线圈之间的互感，并且允许使用低噪声前置放大器本身来使阵列中的单个线圈彼此解耦。接收线圈阵列中的每个线圈具有电感和电容匹配网络，其用于将线圈的电阻匹配到50欧姆以实现最大功率传输。当低阻抗前置放大器连接到线圈的匹配网络时，低阻抗充当短路，从而使线圈中看到的阻抗为无穷大并捕获任何线圈电流。

基于身体的几何约束，可以在躯干上的人腿之间的空间处设置环形线圈。因此，在该位置处装配170mm直径的线圈即使不是不可能，也是极其困难的。根据图8，当R小于85mm时，Bz场值相对于环的半径增加。因此，线圈尽可能大是有利的。例如，可以放置在人腿之间的最大环形线圈的直径为约10cm。

由于线圈的大小通常受到例如人的腿之间的空间的限制，因此直径为10cm的线圈的磁场通常不能到达前列腺的深度。因此，例如对于前列腺成像，单个线圈可能是不够的。因此，在这种情况下，多个线圈可以证明在从不同方向获得信号方面是有益的。在MRI系统的各个方面中，在z方向上提供磁场，并且RF线圈对x和y方向敏感。在这种示例性情况下，x-y平面中的环形线圈不会收集来自人的RF信号，因为其对z方向敏感，而在这种情况下可以使用蝶形线圈。然后，基于位置和取向，RF线圈可以是环形线圈或蝶形线圈。此外，线圈可以放置在身体下方，并且对其大小没有限制。本文进一步描述的图10至图12描绘了例如包括不同类型线圈的组合的RF阵列700。

至于多个RX线圈的需要，在本公开的各个方面中，它们之间的解耦可以证明对于MRI系统RX线圈阵列的各个方面是有益的。在这些情况下，每个线圈可以与其他线圈解耦，并且解耦技术可以包括例如1)几何解耦，2)电容/电感解耦，以及3)低/高阻抗前置放大器耦合。

几何解耦可能是最简单的解耦技术，因为它不涉及任何有源或无源电路元件来实现所需的解耦。接收线圈阵列中的每个线圈都是载流导线，这意味着每个线圈具有其自己的自感和互感。当接收线圈受到电压激励时，它会产生磁场，该磁场会被与其相邻的任何线圈有效地“看到”，从而产生噪声。为了减小这种影响，线圈以它们之间的互感最低的方式几何地布置。这种方法的缺点是线圈受到几何形状的限制，并且线圈的几何形状的任何附加运动或操纵(例如弯曲)将改变线圈电感和互感，从而导致解耦的改变。

根据各个方面，MRI系统可以具有来自磁体的变化磁场，并且其强度可以沿z方向线性地变化。RX线圈可以位于在z方向上的不同位置中，并且每个线圈可以被调谐到不同的频率，这可以取决于线圈在系统中的位置。

基于单个线圈环的简单性，这些线圈可以由简单的导电迹线构成，所述导电迹线可以被预调谐到期望的频率并且例如被印刷在一次性基板上。这种廉价的制造技术可以让临床医生将RX线圈(或线圈阵列)放置在身体上的特定手术感兴趣的区域处，并在事后将线圈处理掉。例如，这些线圈可以由将铜、银或其他导电墨水3D打印到塑料或编织材料上构成。替代地，可以将导电线编织到织物中，以产生抗变形的线圈。例如，RX线圈可以是表面线圈，其可以佩戴或粘贴在患者身体上。对于某些身体部位，例如踝部或腕部，表面线圈可以是单环、8字形设计或绕感兴趣区域包裹的蝶形线圈。对于需要显著穿透深度的区域，例如躯干或膝盖，线圈可以由亥姆霍兹线圈对组成。如同其他MRI系统的接收线圈一样，该线圈对与主磁场(图6的B0)轴正交的平面最敏感。

在某些情况下，线圈可以感应地耦合到电连接到接收前置放大器的另一个环。这种设计将允许更容易和无障碍地接近接收线圈。在来自其他MRI系统的接收线圈中，前置放大器可以位于线圈上，以减少由于电缆损耗、插入损耗等引起的任何信号损耗。这也意味着前置放大器将出现在患者附近或患者身上，从而造成电气危险。在本公开的各个方面中，通过将接收前置放大器从接收线圈移开，患者可以无障碍地接近接收线圈。

根据本公开的各个方面，线圈的大小会受到人体结构的限制。例如，当对前列腺成像时，线圈的大小应该被定位和配置成适合人腿之间的空间。

参考图10至图12，示出了RF-RX阵列700。RF-RX阵列700定位在壳体或外壳702内，其容纳构成RF-RX阵列700的不同线圈。在图10至图12中所示的示例性实施方案中，RF-RX阵列700包括五个线圈704、706、708、710和712。线圈704、706、708、710和712是包括一对瓣的蝶形线圈。第一线圈704在阵列的上部部分处形成第一瓣或环，在阵列的中部部分中形成第二瓣或环。第一线圈704的第一环围绕第二线圈706。第一线圈704的第二环围绕外壳702中的通孔714。第二线圈706位于通孔714的上方。第三线圈708绕通孔714的上半部延伸。第四线圈710绕通孔714的下半部延伸。第三线圈708和第四线圈710的环的端部在穿过通孔714的竖直中心线处重叠。第一线圈704还与第二线圈706、第三线圈708和第四线圈710的一部分重叠/负重叠。第五线圈712沿通孔714下方的外壳702的下部部分定位。所有线圈704、708、710和712在区域上彼此重叠，使得每个线圈的至少一部分位于另一个线圈的一部分的顶部，以便形成重叠的阵列。

外壳702还限定了在图11中最佳示出的曲线。在其他实施方案中，外壳702和其中的线圈可以限定不同的曲率半径或多个不同的曲率半径。例如，不同数量的线圈可以包括在替代的RF-RX阵列中，并且/或者线圈可以包括不同的几何形状和/或大小。

实施例

本文所描述主题的各个方面在以下编号的实施例中阐述。

实施例1-一种单侧磁成像设备，所述单侧磁成像设备包括永磁体，其中Z轴被限定成穿过所述永磁体而进入视场中。所述单侧磁成像设备进一步包括电磁体、梯度线圈组、射频发射线圈、射频接收线圈和电源。所述电源被配置成在沿所述Z轴的所述视场中产生电磁场。所述电磁场包括在所述视场中的场梯度，其中所述射频发射线圈的调谐被配置成瞄准所述视场中的所述场梯度内的一定位置。

实施例2-如实施例1所述的单侧磁成像设备，其中所述射频发射线圈的所述调谐包括沿所述Z轴重新定位所述射频发射线圈。

实施例3-如实施例1或2所述的单侧磁成像设备，其中所述射频发射线圈的所述调谐包括调整供应给所述射频接收线圈的电流。

实施例4-如实施例1、2或3所述的单侧磁成像设备，其中所述射频发射线圈的所述调谐包括重新定位从由变容二极管、pin二极管、电容器、电感器、MEMS开关、固态继电器和机械继电器组成的组中选择的至少一个电子部件。

实施例5-如实施例1、2、3或4所述的单侧磁成像设备，其中所述射频接收线圈包括印刷在一次性基板上的线圈。

实施例6-如实施例1、2、3、4或5所述的单侧磁成像设备，其中所述射频接收线圈包括射频接收线圈阵列。

实施例7-如实施例6所述的单侧磁成像设备，其中所述射频接收线圈阵列包括第一线圈和第二线圈，并且其中所述第一线圈和所述第二线圈被解耦。

实施例8-如实施例6或7所述的单侧磁成像设备，其中所述射频接收线圈阵列包括第一线圈和第二线圈，并且其中所述第一线圈和所述第二线圈被定位成从不同方向接收信号。

实施例9-如实施例7或8所述的单侧磁成像设备，其中所述第一线圈和所述第二线圈包括不同的几何形状。

实施例10-如实施例6、7、8或9所述的单侧磁成像设备，其中所述射频接收线圈阵列包括第一线圈和第二线圈，并且其中所述第一线圈和所述第二线圈沿所述Z轴纵向交错。

实施例11-如实施例7、8、9或10所述的单侧磁成像设备，其中所述第一线圈和所述第二线圈部分地重叠。

实施例12-如实施例7、8、9、10或11所述的单侧磁成像设备，其中所述第一线圈和所述第二线圈被调谐到不同的频率。

实施例13-如实施例7、8、9、10、11或12所述的单侧磁成像设备，其中所述第一线圈被调谐成对应于在沿所述Z轴的位置处的所述场梯度的第一频率，并且其中所述第二线圈被调谐成匹配在沿所述Z轴的第二位置处的所述场梯度的第二频率。

实施例14-如实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12和13所述的单侧磁成像设备，其还包括壳体，所述壳体包括凹形外表面，其中所述永磁体定位在所述壳体内，并且其中所述视场在所述壳体的外部并且从所述凹形外表面偏移。

实施例15-一种调谐单侧磁成像设备的方法，所述单侧磁成像设备包括永磁体、电磁体、梯度线圈组、射频发射线圈、射频接收线圈和被配置成在感兴趣区域中产生电磁场的电源。所述调谐方法包括访问所述电磁场中的场梯度，以及调整所述射频接收线圈的参数以瞄准所述场梯度内的成像位置。

实施例16-如实施例15所述的方法，其中调整所述射频接收线圈的参数以瞄准所述场梯度内的成像位置包括重新定位所述射频发射线圈。

实施例17-如实施例15或16所述的方法，其中调整所述射频接收线圈的参数以瞄准所述场梯度内的成像位置包括调整供应给所述射频接收线圈的电流。

实施例18-如实施例15、16或17所述的方法，其中调整所述射频接收线圈的参数以瞄准所述场梯度内的成像位置包括重新定位从由变容二极管、pin二极管、电容器、电感器、MEMS开关、固态继电器和机械继电器组成的组中选择的至少一个电子部件。

实施例19-如实施例15、16、17或18所述的方法，其中调整所述射频接收线圈的参数以瞄准所述场梯度内的成像位置包括基于目标解剖结构将所述射频接收线圈调谐到预定频率。

实施例20-如实施例15、16、17、18或19所述的方法，其中所述磁成像设备包括射频接收线圈阵列，并且其中所述调谐方法进一步包括将所述射频线圈阵列中的所述线圈调整到不同的频率。

虽然已经说明和描述了几种形式，但是申请人并不打算将所附权利要求的范围限制或限定到这样的细节。在不脱离本公开的范围的情况下，本领域技术人员可以实施并且将想到这些形式的许多修改、变化、改变、替换、组合和等效物。此外，与所描述的形式相关联的每个元件的结构可以可选地被描述为用于提供由所述元件执行的功能的构件。此外，在公开了某些部件的材料的情况下，可以使用其他材料。因此，应当理解，前面的描述和所附权利要求旨在覆盖所有这些落入所公开形式的范围内的修改、组合和变化。所附权利要求旨在覆盖所有这些修改、变化、改变、替换、修改和等效物。

前面的详细描述已经通过使用框图、流程图和/或示例阐述了各种形式的装置和/或过程。在这种框图、流程图和/或示例包含一个或多个功能和/或操作的范围内，本领域技术人员将会理解，这种框图、流程图和/或示例中的每个功能和/或操作可以通过各种硬件、软件、固件或实际上它们的任何组合来单独和/或共同实施。本领域的技术人员将认识到，本文所公开的形式的一些方面可以全部或部分地等效地在集成电路中实施，作为在一个或多个计算机上运行的一个或多个计算机程序(例如，作为在一个或多个计算机系统上运行的一个或多个程序)，作为在一个或多个处理器上运行的一个或多个程序(例如，作为在一个或多个微处理器上运行的一个或多个程序)，作为固件，并且根据本公开，设计电路系统和/或为软件和/或固件编写代码将完全在本领域技术人员的技能范围内。此外，本领域技术人员将会理解，本文所描述的主题的机制能够以各种形式作为一个或多个程序产品来分发，并且本文所描述的主题的说明性形式适用，而不管用于实际执行分发的信号承载介质的具体类型。

用于对逻辑进行编程以执行各种所公开方面的指令可以存储在系统中的存储器内，诸如动态随机存取存储器(DRAM)、高速缓存、闪存或其他存储装置。此外，指令可以经由网络或通过其他计算机可读介质来分发。因此，机器可读介质可以包括用于以机器(例如，计算机)可读的形式存储或传输信息的任何机制，但不限于软盘、光盘、光盘、只读存储器(CD-ROM)和磁光盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、磁卡或光卡、闪存存储器或用于通过电、光、声或其他形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)在互联网上传输信息的有形的、机器可读的存储装置。因此，非暂时性计算机可读介质包括适于以机器(例如，计算机)可读的形式存储或传输电子指令或信息的任何类型的有形机器可读介质。

如在本文的任何方面中使用的，术语“控制电路”可以指例如硬连线电路系统、可编程电路系统(例如，包括一个或多个单独的指令处理核心的计算机处理器、处理单元、处理器、微控制器、微控制器单元、控制器、数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑装置(PLD)、可编程逻辑阵列(PLA)或现场可编程门阵列(FPGA))、状态机电路系统、存储由可编程电路系统执行的指令的固件，以及它们的任何组合。控制电路可以共同地或单独地体现为形成更大系统的一部分的电路系统，例如集成电路(IC)、专用集成电路(ASIC)、片上系统(SoC)、台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、服务器、智能电话等。因此，本文所使用的“控制电路”包括但不限于具有至少一个分立电路的电路系统、具有至少一个集成电路的电路系统、具有至少一个专用集成电路的电路系统、形成由计算机程序配置的通用计算装置的电路系统(例如，由至少部分执行本文所描述的过程和/或装置的计算机程序配置的通用计算机，或者由计算机程序配置的微处理器，其至少部分地执行本文所描述的过程和/或装置)、形成存储装置的电路系统(例如，随机存取存储器的形式)、和/或形成通信装置的电路系统(例如，调制解调器、通信开关或光电装备)。本领域的技术人员将认识到，本文所描述的主题可以以模拟或数字方式或其某种组合来实现。

如在本文的任何方面中使用的，术语“逻辑”可以指被配置为执行任何前述操作的应用程序、软件、固件和/或电路系统。软件可以体现为软件包、代码、指令、指令集和/或记录在非暂时性计算机可读存储介质上的数据。固件可以体现为在存储装置中硬编码(例如，非易失性)的代码、指令或指令集和/或数据。

如在本文的任何方面中使用的，术语“部件”、“系统”、“模块”等可以指计算机相关的实体，可以是硬件、硬件和软件的组合、软件或执行中的软件。

如在本文的任何方面中所使用的，“算法”指的是导致期望结果的自洽的步骤序列，其中“步骤”指的是对物理量和/或逻辑状态的操纵，所述物理量和/或逻辑状态可以采取能够被存储、传输、组合、比较和以其他方式操纵的电或磁信号的形式，尽管这不是必须的。通常将这些信号称为比特、值、元素、符号、字符、术语、数字等。这些和类似的术语可以与适当的物理量相关联，并且仅仅是应用于这些量和/或状态的方便的标签。

网络可以包括分组交换网络。通信装置能够使用选定的分组交换网络通信协议相互通信。一个示例性通信协议可以包括以太网通信协议，其能够允许使用传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)进行通信。以太网协议可以符合或兼容由电气和电子工程师协会(IEEE)于2008年12月发布的名为“IEEE 802.3标准”的以太网标准和/或这个标准的后续版本。替代地或另外，通信装置能够使用X.25通信协议相互通信。X.25通信协议可以符合或兼容由国际电信联盟-电信标准化部门(ITU-T)颁布的标准。替代地或另外，通信装置能够使用帧中继通信协议相互通信。帧中继通信协议可以符合或兼容国际电报电话咨询委员会(CCITT)和/或美国国家标准协会(ANSI)颁布的标准。替代地或另外，收发器能够使用异步传输模式(ATM)通信协议相互通信。ATM通信协议可以符合或兼容ATM论坛于2001年8月发布的名称为“ATM-MPLS网络互通2.0”的ATM标准和/或这个标准的后续版本。当然，不同的和/或以后开发的面向连接的网络通信协议在本文同样被考虑。

除非特别声明，否则从前述公开内容中显而易见的是，应当理解，贯穿前述公开内容，使用诸如“处理”、“计算(computing)”、“计算(calculating)”、“确定”、“显示”等术语的讨论指的是计算机系统或类似电子计算装置的动作和过程，其将计算机系统的寄存器和存储器内表示为物理(电子)量的数据操纵和转换成类似地表示为计算机系统存储器或寄存器或其他这种信息存储、传输或显示装置内的物理量的其他数据。

一个或多个部件在本文中可以被称为“配置为”、“可配置为”、“可操作/可操作以”、“适配/可适配”、“能够”、“可符合/符合”等。本领域的技术人员将会认识到，“配置为”通常可以包含活动状态部件和/或非活动状态部件和/或待机状态部件，除非上下文另有要求。

术语“近侧”和“远侧”在本文中是指临床医生操纵外科器械的手柄部分或外壳。术语“近端”指最靠近临床医生和/或机器人手臂的部分，术语“远端”指远离临床医生和/或机器人手臂的部分。还应当理解，为了方便和清楚起见，本文可以针对附图使用诸如“竖直”、“水平”、“上”和“下”的空间术语。然而，机器人手术工具被用于许多方向和位置，并且这些术语不旨在是限制性的和/或绝对的。

本领域技术人员将认识到，通常，本文所使用的术语，尤其是在所附权利要求(例如，所附权利要求的主体)中使用的术语，通常旨在作为“开放的”术语(例如，术语“包括(including)”应当解释为“包括但不限于”，术语“具有”应当解释为“至少具有”，术语“包括(includes)”应当解释为“包括但不限于”，等等)。本领域技术人员将进一步理解，如果打算引入特定数目的权利要求叙述，则这种意图将在权利要求中明确叙述，并且如果没有这种叙述，则不存在这种意图。例如，为了有助于理解，以下所附权利要求可以包含使用介绍性短语“至少一个”和“一个或多个”来介绍权利要求叙述。然而，这种短语的使用不应被解释为暗示由不定冠词“一”或“一个”引入的权利要求叙述将包含这种引入的权利要求叙述的任何特定权利要求限制为仅包含一个这种叙述的权利要求，即使当同一权利要求包括引入短语“一个或多个”或“至少一个”以及不定冠词例如“一(a)”或“一(an)”(例如，“一”和/或“一”通常应被解释为表示“至少一个”或“一个或多个”)；这同样适用于用于介绍权利要求叙述的定冠词的使用。

此外，即使明确叙述了特定数目的引入的权利要求叙述，本领域的技术人员也将认识到，这种叙述通常应被解释为表示至少所叙述的数目(例如，没有其他修饰语的“两个叙述”的简单叙述通常表示至少两个叙述，或者两个或更多个叙述)。此外，在使用类似于“A、B和C等中的至少一者”的约定的那些实例中，一般来说，这种结构旨在使本领域技术人员理解所述约定(例如，“具有A、B和C中的至少一者的系统”将包括但不限于具有仅A、仅B、仅C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、和/或A、B和C一起等的系统)。在使用类似于“A、B或C等中的至少一者”的约定的那些实例中，一般来说，这种结构旨在使本领域技术人员理解所述约定(例如，“具有A、B或C中的至少一者的系统”将包括但不限于具有仅A、仅B、仅C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、和/或A、B和C一起等的系统)。本领域的技术人员将进一步理解，通常表示两个或多个可选术语的分离词和/或短语，无论是在说明书、权利要求书还是附图中，都应该理解为考虑了包括术语中的一个术语、任一术语或两个术语的可能性，除非上下文另有规定。例如，短语“A或B”通常被理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。

关于所附权利要求，本领域技术人员将理解，其中所叙述的操作通常可以以任何顺序执行。此外，尽管各种操作流程图是按顺序呈现的，但是应当理解，各种操作可以以不同于所说明顺序的其他顺序来执行，或者可以同时执行。这种交替排序的示例可以包括重叠、交错、中断、重新排序、递增、预备、补充、同时、反向或其他不同的排序，除非上下文另有规定。此外，诸如“响应于”、“相关”或其他过去时态形容词的术语通常不旨在排除这种变体，除非上下文另有规定。

值得注意的是，对“一个方面”、“一方面”、“一范例”、“一个范例”等的任何引用意味着结合所述方面描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个方面中。因此，在整个说明书的不同地方出现的短语“在一个方面”、“在一方面”、“在一范例中”和“在一个范例中”不一定都指同一方面。此外，特定的特征、结构或特性可以在一个或多个方面以任何合适的方式组合。

本说明书中引用的和/或任何申请数据表中列出的任何专利申请、专利、非专利出版物或其他公开材料都通过引用并入本文中，只要并入的材料与本文不矛盾。因此，在必要的程度上，如本文明确阐述的公开内容取代了通过引用并入本文的任何冲突材料。据说通过引用并入本文但是与现有定义、陈述或本文阐述的其他公开材料相冲突的任何材料或其部分将仅在所并入的材料与现有公开材料之间不发生冲突的程度上被并入。

总之，已经描述了采用本文所描述的概念所带来的许多好处。出于说明和描述的目的，已经呈现了一种或多种形式的前述描述。它并不旨在穷举或限制所公开的精确形式。根据上述教导，修改或变化是可能的。选择和描述一种或多种形式是为了说明原理和实际应用，从而使本领域普通技术人员能够利用各种形式和各种修改，以适合预期的特定用途。这里提交的权利要求旨在限定整体范围。

Claims (20)

1.一种单侧磁成像设备，所述单侧磁成像设备包括：

永磁体，其中Z轴被限定成穿过所述永磁体而进入视场中；

电磁体；

梯度线圈组；

射频发射线圈；

射频接收线圈；以及

电源，其中所述电源被配置成在所述视场中沿所述Z轴产生电磁场，其中所述电磁场包括在所述视场中的场梯度，并且其中所述射频发射线圈的调谐被配置成瞄准所述视场中的所述场梯度内的一定位置。

2.如权利要求1所述的单侧磁成像设备，其中所述射频发射线圈的所述调谐包括沿所述Z轴重新定位所述射频发射线圈。

3.如权利要求1所述的单侧磁成像设备，其中所述射频发射线圈的所述调谐包括调整供应给所述射频接收线圈的电流。

4.如权利要求1所述的单侧磁成像设备，其中所述射频发射线圈的所述调谐包括重新定位从由变容二极管、pin二极管、电容器、电感器、MEMS开关、固态继电器和机械继电器组成的组中选择的至少一个电子部件。

5.如权利要求1所述的单侧磁成像设备，其中所述射频接收线圈包括印刷在一次性基板上的线圈。

6.如权利要求1所述的单侧磁成像设备，其中所述射频接收线圈包括射频接收线圈阵列。

7.如权利要求6所述的单侧磁成像设备，其中所述射频接收线圈阵列包括第一线圈和第二线圈，并且其中所述第一线圈和所述第二线圈被解耦。

8.如权利要求6所述的单侧磁成像设备，其中所述射频接收线圈阵列包括第一线圈和第二线圈，并且其中所述第一线圈和所述第二线圈被定位成从不同方向接收信号。

9.如权利要求8所述的单侧磁成像设备，其中所述第一线圈和所述第二线圈包括不同的几何形状。

10.如权利要求6所述的单侧磁成像设备，其中所述射频接收线圈阵列包括第一线圈和第二线圈，并且其中所述第一线圈和所述第二线圈沿所述Z轴纵向交错。

11.如权利要求10所述的单侧磁成像设备，其中所述第一线圈和所述第二线圈部分地重叠。

12.如权利要求10所述的单侧磁成像设备，其中所述第一线圈和所述第二线圈被调谐到不同的频率。

13.如权利要求10所述的单侧磁成像设备，其中所述第一线圈被调谐成对应于在沿所述Z轴的所述位置处的所述场梯度的第一频率，并且其中所述第二线圈被调谐成匹配在沿所述Z轴的第二位置处的所述场梯度的第二频率。

14.如权利要求1所述的单侧磁成像设备，其还包括壳体，所述壳体包括凹形外表面，其中所述永磁体定位在所述壳体内，并且其中所述视场在所述壳体的外部并且从所述凹形外表面偏移。

15.一种调谐单侧磁成像设备的方法，所述单侧磁成像设备包括永磁体、电磁体、梯度线圈组、射频发射线圈、射频接收线圈和被配置成在感兴趣区域中产生电磁场的电源，所述调谐方法包括：

访问所述电磁场中的场梯度；以及

调整所述射频接收线圈的参数以瞄准所述场梯度内的成像位置。

16.如权利要求15所述的方法，其中调整所述射频接收线圈的参数以瞄准所述场梯度内的成像位置包括重新定位所述射频发射线圈。

17.如权利要求15所述的方法，其中调整所述射频接收线圈的参数以瞄准所述场梯度内的成像位置包括调整供应给所述射频接收线圈的电流。

18.如权利要求15所述的方法，其中调整所述射频接收线圈的参数以瞄准所述场梯度内的成像位置包括重新定位从由变容二极管、pin二极管、电容器、电感器、MEMS开关、固态继电器和机械继电器组成的组中选择的至少一个电子部件。

19.如权利要求15所述的方法，其中调整所述射频接收线圈的参数以瞄准所述场梯度内的成像位置包括基于目标解剖结构将所述射频接收线圈调谐到预定频率。

20.如权利要求15所述的方法，其中所述磁成像设备包括射频接收线圈阵列，并且其中所述调谐方法进一步包括将所述射频线圈阵列中的所述线圈调整到不同的频率。

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