CN1366455A - 风送给装置,信号获取装置以及成像装置 - Google Patents

Abstract

一种风送给装置包括液力马达,后者驱动旋转叶片并且高效地将风送入容纳成像对象的空间。

Description

风送给装置，信号获取装置以及成像装置

背景技术

本发明涉及风送给装置、信号获取装置以及成像装置，尤其是涉及用于将空气吹入容纳测验对象的空间的装置、信号获取装置以及包括这样一个风送给装置的成像装置。

在磁共振成像装置中，将成像对象送入磁体系统的内部空间、或者说送入由所施加的静态磁场、梯度磁场和高频磁场形成的图像捕获空间以便在成像对象内部产生磁共振信号，并且在接收的信号基础上产生横截面图像。

气流(或微风)吹入图像捕获空间使成像对象产生凉的感觉。空气或微风通过电力送风机从空气管道吹入图像捕获空间，电力送风机安装在远离图像捕获空间的地方、使得电力送风机不会对磁共振信号产生电干扰。

由于空气管道里的能量损失，上述风送给装置效率很低。

发明概要

因而本发明的目的在于提供高效的风送给装置、包括这样一个风送给装置的信号获取装置以及成像装置。

(1)解决上述问题的本发明的第一个方面，其特征在于包括由流体的流动旋转驱动的液力马达和迫使空气进入容纳成像对象空间的旋转叶片。

在本发明的这个方面中，通过使用液力马达作为动力源，旋转叶片产生气流(或微风)。液力马达不产生电干扰信号，因而可以在成像对象附近产生气流(或微风)，因而能够高效送风。

(2)解决上述问题的本发明的第二个方面，其特征在于包括：具有容纳信号获取对象的空间的信号获取机构；由流体的流动旋转驱动的液力马达；由液力马达驱动而在所述空间产生气流的旋转叶片；以及传送叶片旋转的旋转传动装置。

在本发明的这个方面中，旋转叶片利用液力马达作为动力源产生微风。液力马达不产生电干扰信号，因而可以在成像对象附近产生气流(或微风)，因而能够高效送风。

(3)解决上述问题的本发明的第三个方面，其特征在于，根据本发明的第二个方面的信号获取装置包括信号获取机构，后者的一部分被流体冷却，液力马达由冷却这部分的流体驱动。

在本发明的这个方面中，信号获取机构内用于冷却的流体旋转液力马达，使得可以实现将冷却系统和液力马达驱动系统结合起来的简单结构。

(4)解决上述问题的本发明的第四个方面，其特征在于，成像装置包括：具有容纳成像对象的空间的成像机构；由流体的流动旋转驱动的液力马达；以及由所述马达驱动以便迫使空气进入容纳成像对象的空间的旋转叶片。

在本发明的这个方面中，旋转叶片利用液力马达作为动力源产生微风。液力马达不产生电干扰信号，因而可以在成像对象附近产生微风，因而能够高效地送风。

(5)解决上述问题的本发明的第五个方面，其特征在于，根据本发明的第四个方面的成像装置包括信号获取机构，后者的一部分被流体冷却，液力马达由冷却这部分的流体驱动。

在本发明的这个方面中，信号获取机构内用于冷却的流体旋转液力马达，使得结合冷却系统和液力马达驱动系统的简单结构得以实现。

因而本发明提供高效的风送给装置、信号获取装置以及包括所述风送给装置的成像装置。

通过以下对附图中图解表示的本发明最佳实施例的详细描述，将明白本发明另外的目的和优点。

附图说明

图1是表示本发明实施例的装置的方框图。

图2是图1所示装置的磁体系统以及等待状态的成像对象的外形的透视图。

图3是图1所示装置的磁体系统以及等待状态的成像对象和操作者的外形的侧视图。

图4是图1所示装置的磁体系统以及成像操作中的成像对象的外形的透视图。

图5是表示成像操作中的磁体系统、风送给装置以及成像对象相互关系的图。

图6是表示成像操作中的磁体系统、风送给装置以及成像对象相互关系的图。

图7是表示成像操作中的磁体系统、风送给装置以及成像对象相互关系的图。

图8是表示成像操作中的磁体系统、风送给装置以及成像对象相互关系的图。

图9是表示成像操作中的磁体系统、风送给装置以及成像对象相互关系的图。

图10是表示由图1所示装置实现的典型的脉冲序列的图。

图11是表示图1所示装置实现的典型的脉冲序列的图。

图12是表示成像操作中的卧式腔磁体系统、风送给装置以及成像对象相互关系的图。

图13是表示成像操作中的卧式腔磁体系统、风送给装置以及成像对象相互关系的图。

图14是表示成像操作中的卧式腔磁体系统、风送给装置以及成像对象相互关系的图。

图15是表示成像操作中的卧式腔磁体系统、风送给装置以及成像对象相互关系的图。

图16是表示成像操作中的卧式腔磁体系统、风送给装置以及成像对象相互关系的图。

具体实施方式

以下将参考附图对本发明最佳实施例进行说明。图1表示磁共振成像装置的方框图。该装置是本发明的实施例。通过该装置的结构显示本发明实施例的一个例子。

图1所示装置具有磁体系统11。磁体系统11有主磁场线圈单元101和梯度线圈单元105。通常这些线圈具有柱状外形并且彼此同心排列。磁体系统11的腔体垂直取向，因此该系统称为立式腔磁体系统。

虽然图中未显示，但是磁体系统11包括送风装置，用于向内部空间提供微风(或气流)。这种风送给装置将在下文中再次描述。

测验对象31坐在座位43上并被送到磁体系统11的圆柱形内部空间。圆柱形内部空间的中心轴垂直。内部空间的形状不限于圆柱形，也可以是有合适横截面形状的柱形内部空间。测验对象31采用向上的姿势坐在座位43上。测验对象31坐的座位43通过座位驱动部分111驱动而垂直地上下移动。

测验对象31的头部容纳在安装在座位43靠背上方的RF(射频)线圈33中。RF线圈33包括诸如TEM(横电磁模)谐振器型RF线圈。RF线圈33通常也是圆柱形，沿着与主磁场线圈单元101和梯度线圈单元105相同的轴线安装在磁体系统11的内部空间。

主磁场线圈单元101在磁体系统11的内部空间(腔)形成静态磁场。主磁场线圈单元101例如利用超导线圈作成。当然，本发明不限于使用超导线圈，也可以使用普通传导线圈。

梯度线圈单元105产生梯度磁场，用于使静态磁场强度具有梯度。产生的梯度磁场有三种类型：分层(slice)梯度磁场、读出梯度磁场以及相位编码梯度磁场。梯度线圈单元105具有用于这三种类型的梯度磁场的三系统梯度线圈(图中未显示)。

RF线圈33在静态磁场空间的测验对象的体内形成一种用于激励自旋的高频磁场。高频磁场的形成可以看成是RF激励信号的发射。RF激励信号的发射也可以通过与RF线圈33分开的专用RF发射线圈来完成。RF线圈33接收由受激励的自旋产生的磁波，或者说是磁共振信号。

梯度线圈单元131对梯度线圈单元105施加一个驱动信号以产生梯度磁场。梯度驱动单元131有三种类型的驱动电路(图中未示出)，对应于梯度线圈单元105的三种类型的梯度线圈。RF驱动单元141对RF线圈单元33施加驱动信号，发射RF激励信号，并在测验对象31体内产生自旋激励。把由RF线圈单元33接收的接收信号输入到数据获取单元151，后者收集这些信号作为数字数据。

座位驱动部分111、梯度线圈单元131、RF驱动单元141以及数据获取单元151由控制单元161控制。由磁体系统11、座位驱动部分111、梯度线圈单元131、RF驱动单元141、数据获取单元151以及控制单元161组成的这部分是本发明关于信号获取装置的实施例。

从数据获取单元151输出的信号输入到数据处理单元171。数据处理单元171将从数据获取单元151输入的数据存储到内存中(图中未示出)。

所述内存内部包括数据空间。这些数据空间包括二维傅里叶空间。数据处理单元171对这些二维傅里叶空间数据进行二维逆傅里叶转换并产生(重建)测验对象131头部的截面分层图像。

数据处理单元171协调控制单元161中的操作。显示单元181显示从数据处理单元171输出的重建图像和各种类型的信息。通过用户操作，操作单元191将命令和各种类型的信息输入到数据处理单元171。

由磁体系统11、座位驱动部分111、梯度线圈单元131、RF驱动单元141、数据获取单元151、控制单元161、数据处理单元171、显示单元181以及操作单元191组成的这部分是本发明的成像装置的实施例。

图2和图3表示测验对象在磁体系统中等候的外部视图。图2是透视图，图3表示横截面的侧视图。如图所示，磁体系统11由安装在地面FL的四根支柱13支撑。

磁体系统11下的地面50设有地坑21。并设置有从地面50下到地坑21的台阶51。承载测验对象31的座位43被座位升/降机构41降低到地坑21的底部。座位43和座位升/降机构41由非磁性材料制成。

诸如供乐器用的键盘45安装在测验对象31的前面。键盘45在成像期间由测验对象31操作。键盘45与座位整合成一体。测验对象31操作的键盘不限于诸如供乐器用的键盘，而可以是供信息处理器用的键盘，或者根据测验对象可以是任何手动操作装置，如仪器、写仪表或操作仪器。另一方面，可以根据测验对象选择不同的输入操作装置。

支柱13之一安装有升/降开关47。升降/开关47是操作单元191的一部分。来自升降/开关47的命令通过控制单元161和数据处理单元171加到座位驱动部分111。升/降开关47的信号也可以直接加到座位驱动部分111。

座位驱动部分111根据输入的命令，通过座位升/降机构41升降座位43。换句话说，成像期间座位43升高，如图4所示，测验对象31和RF线圈33一起被送入成像空间；成像完成后，座位43降低到等待位置，如图1、2所示。

图5表示成像期间的磁体系统11、测验对象31、RF线圈33以及风送给装置的相互关系。同一幅图中所示的测验对象31的头部和RF线圈33置于磁体系统11的中心，或者说，成像范围的磁体中心。

旋转叶片71安装在磁体系统11的上部面对腔体的位置。旋转叶片71可以有类似送风机的旋转叶片的结构并且旋转以便把空气(微风)送入磁体系统11的内部空间。旋转叶片71是本发明的旋转叶片的实施例的例子。

来自液力马达75的旋转力通过变速箱加到旋转叶片71。液力马达75在机壳内有一个转子元件，或者说水轮(图中未显示)，水轮由管道77中循环的流体如油或水驱动旋转。流体的循环通过安装在离磁体系统11足够远的位置的水泵实现。

水轮的旋转通过变速箱73传送到旋转叶片71。变速箱73内的齿轮可以变速以便调节旋转叶片71的旋转速度。设置用于啮合和脱开齿轮的内部离合器，以便间断地把动力从液力马达75传送到旋转叶片71。

控制单元161用于控制齿轮的变速和离合器的接通与断开。不用说，这种控制可以手动操作。变速箱73可以省略如果不需要调节旋转叶片71的转速。

旋转叶片71、变速箱73以及液力马达75由非金属材料如陶瓷或塑料制成。管道77也可以由非金属材料制成。管道77还可以由橡胶制成。

在这种风送给装置中，由于液力马达75不用电，不会产生磁信号，因而不会对磁共振信号发生干扰。而且，旋转叶片71、变速箱73以及液力马达75由非金属材料和非磁性材料如陶瓷或塑料制成，因而这些组件的操作不会干扰磁体系统11的电气环境。

这些组件可以安装在非常靠近磁体系统11的腔体(内部空间)入口处。另一方面，如果需要，这些组件也可以安装在磁体系统11的内部空间里面。这种类型的安装不会损失传送的空气，换句话说，可以高效地传送空气(微风)。

如图6所示，旋转叶片71的转速的调节可以通过调节安装在管道77中的控制阀81的流体流率来实现。流率调节阀81是本发明的关于调节机构的实施例的一个例子。流率调节阀81也是由抗磁性材料和非金属材料制成的，但如果安装在离开磁体系统11足够远的地方，则这将不是必须的。

流率调节阀81对空气流率的调节可以通过控制单元161自动进行或由操作者手动调节。另一方面，也可以通过自动或手动控制泵79的转速来调节空气流率而不使用流率调节阀81。此外，不用说也可以结合使用流率调节阀81的调节和水泵79的调节。

如图7所示，通过借助于安装在管路83中用于旁路液力马达75的流率调节阀81来调节流过管路83的流率和流过液力马达75的流率，也可以实现对空气流率的调节。流率调节阀81是本发明关于调节机构的实施例的一个例子。

当磁体系统11的主磁场线圈单元由普通导电线圈组成时，普通导电线圈的冷却通过流体抑制普通传导线圈发热导致的温升来实现。即使使用超导线圈，当有必要抑制梯度线圈单元中的温升时，很可能要进行使用流体的冷却。当磁体系统11有这样的液体冷却装置时，冷却液体的流动也可以用于驱动液力马达75。

换句话说，当在散热器85散热的同时、磁体系统11内部用于冷却诸如梯度线圈单元或主磁场线圈单元的一部分由依靠泵79驱动而循环的流体冷却时，液力马达75安装在循环流体的流通路径上。这样的配置通过把冷却系统和液力马达驱动系统结合在一起而简化了结构。

在这样的结构中，空气流率可以通过接通和断开离合器以及改变变速箱7 3内的齿轮的速度进行适当调节。因而即使调节空气流率、流体流率也没有变化，因而可以在不影响冷却性能的情况下调节空气流率。

另外，如图9所示，通过借助冷却流体循环路径中的液力马达75、旁路液力马达75的管路83以及安装在管路83的流率调节阀81，调节流过液力马达75的流体流量和流过管路83的流体流量的比率，也可以把空气流率调节到适当的数值。即使调节流量的比率，总流量也不会改变，因而空气流率的调节不会影响冷却性能。

装置的操作描述如下。首先，操作者35让测验对象31坐在位于地坑21内的座位43上，使测验对象31的头部在RF线圈33内部。接着操作者35操作开关47，启动座椅升/降机构41使座位43升高到图5所示的成像位置。

在这种状态下，液力马达75运行，输送空气(微风)到磁体系统11的内部空间。当测验对象31位于内部空间时，间歇地进行送风。因而，即使在狭窄的内部空间，测验对象31也有凉快的感觉。

接着操作者35操作操作单元191开始成像。成像过程由控制单元161控制。在电磁共振成像中使用的典型的脉冲序列示于图10中。这种脉冲序列是通过自旋回波法产生的SE脉冲序列。

换句话说，(1)是通过自旋回波法产生的RF激励90度脉冲和180度脉冲序列。同样，(2)、(3)、(4)分别是分层梯度Gs、读出梯度Gr、相位编码梯度Gp和自旋回波MR序列。90度脉冲和180度脉冲分别显示中心信号。脉冲序列沿着时间轴t从左到右进行。

如同一幅图所示，90度自旋激励由90度脉冲执行。这时执行为特定分层选定的加有分层梯度Gs的激励。在指定时间的90度激励之后，执行借助180度脉冲的180度激励、或者说逆自旋。这时还施加分层梯度Gs，并执行同一分层的选择性反转。

如同一幅图所示，在90度激励和自旋反转周期施加读出梯度Gr和相位编码梯度Gp。读出梯度Gr执行自旋移相，相位编码梯度Gp执行自旋相位编码。

自旋反转之后，通过读出梯度Gr进行自旋移相，产生自旋回波MR。自旋回波MR是具有与中心回波对称的波形的RF信号。中心回波在从90度激励开始TE(回波时间)之后的时间点产生。自旋回波MR被数据获取单元151收集作为图像数据。这种脉冲序列在周期性的TR(重复时间)期间重复64到512次。每次脉冲序列重复时，相位编码梯度Gp都会改变，并执行不同的相位编码。通过这种方法获得64到512幅图像的图像数据。

图11表示另一个磁共振成像脉冲序列。这个脉冲序列是通过梯度回波法产生的GRE(梯度回波脉冲)脉冲序列。

换句话说，图中(1)GRE法的RF激励α脉冲序列。而且，(2)、(3)、(4)分别是分层梯度Gs、读出梯度Gr、相位编码梯度Gp和梯度回波MR序列。α脉冲显示中心信号。脉冲序列沿着时间轴t从左到右进行。

如图11所示，执行借助于α脉冲的自旋α激励。这里，α小于90度。这时执行为加有分层梯度Gs的指定分层选择的激励。

α激励之后，借助相位编码梯度Gp执行自旋相位解码。接着，通过读出梯度Gr首先进行自旋移相，然后自旋再定相，产生梯度回波MR。梯度回波MR是具有相对于回波中心对称的波形的RF信号。所述中心出现在从α激励算起TE(回波时间)之后的时间点。

数据获取单元151收集梯度回波MR作为图像数据。这种脉冲序列在周期性的TR(重复时间)期间重复64到512次。每次脉冲序列重复时，相位编码梯度Gp都会改变，并执行不同的相位编码。通过这种方法获得64到512幅图像的图像数据。

通过图10或图11的脉冲序列获得的图像数据被收集到数据处理单元171的内存中。用于成像的脉冲序列不限于GRE法或SE法以及其他方法如FSE(快速自旋回波)，需要时也可以使用EPI(回波平面成像)。

数据处理单元171执行图像数据的二维逆傅立叶变换并重建测验对象31头部的阶梯式图像。重建的图像可以以看得见的图像的形式显示在显示单元181上。

在执行指定的键盘操作的同时，可以在通过对测验对象31成像而获取的图像的基础上检查测验对象31的大脑功能。键盘操作是在测验对象31处在竖直位置执行的，以便装置在测验对象31处于和正常人同一状态时运行。因而可以在测验对象31处于正常活动状态时，正确地执行大脑功能的成像。

除了可以在测验对象31用手执行任务时成像，也可以在测验对象31的大脑处于诸如说话、唱歌和思考的时候，对常规活动中的大脑功能进行正确成像。当感官功能如听觉、味觉、嗅觉或触觉被刺激时，也可以用同样的方法对大脑行为进行成像。

上述是立式腔磁体系统的例子，但是本发明不限于立式腔磁体系统。使用水平取向腔体的卧式腔磁体系统的磁共振成像装置，也能够安装在上述风送给装置上。

这种磁共振成像装置的磁体系统部分的结构的例子分别表示在图12、13、14、15和16中。各图的这些部分的标号与图5、6、7、8和9中的一样，所以这里不再说明。

图12表示安装有与图5相同的风送给装置的卧式腔磁体系统。同样，图13、14、15和16的卧式腔磁体系统安装有与图6、7、8和9相同的风送给装置。

这些图中表示的磁体系统11的内部空间是具有水平中心轴的圆柱形内部空间。测验对象31被送入或送出安装在支撑板91上的磁体系统11的内部空间。RF线圈33安装在支撑板91上。通过液力马达7 5驱动旋转叶片71将空气送入内部空间。

已经以磁共振成像装置的形式描述了上述本发明的成像装置，但是，本发明的成像装置不限于用于电磁共振成像装置，也可以使用具有容纳成像对象的空间的信号获取装置，如PET(正电子发射层析X射线照相法)、伽马照相法(γ摄相)、X射线CT(计算机X射线断层造影术)以及其他类型的成像装置。

在不偏离本发明的精神和范围内可以配置许多不同的实施例。可以理解本发明不限于上述特定的实施例、而由所附的 限定。

Claims (15)

1.一种风送给装置，它包括：

流体驱动的液力马达；以及

由所述液力马达驱动并且迫使空气进入容纳成像对象的空间的旋转叶片。

2.权利要求1的风送给装置，其特征在于还包括：

用于调节向所述液力马达提供的流体流量的调节机构。

3.权利要求1的风送给装置，其特征在于还包括：

用于调节向所述液力马达提供的流体流量和绕过所述液力马达的流体流量的比率的调节机构。

4.一种信号获取装置，它包括：

包括容纳成像对象的空间的信号获取机构；

由流体的流动转动的液力马达；以及

由所述液力马达驱动并且迫使空气进入所述空间的旋转叶片。

5.权利要求4的信号获取装置，其特征在于还包括：

用于调节向所述液力马达提供的流体流量的调节机构。

6.权利要求4的信号获取装置，其特征在于还包括：

用于调节向所述液力马达提供的流体流量和绕过所述液力马达的流体流量的比率的调节机构。

7.权利要求4的信号获取装置，其特征在于：所述信号获取机构的一部分由流体冷却，并且所述液力马达由冷却所述部分的流体驱动。

8.权利要求4的信号获取装置，其特征在于：所述信号获取机构获取磁共振信号。

9.权利要求4的信号获取装置，其特征在于：所述旋转叶片和所述液力马达由非磁性金属材料或非磁性材料制成。

10.一种成像装置，它包括：

包括容纳成像对象的空间的成像机构；

由流体的流动驱动的液力马达；以及

由所述液力马达驱动并且迫使空气进入所述空间的旋转叶片。

11.权利要求10的成像装置，其特征在于还包括：

用于调节流经液力马达流量的调节机构。

12.权利要求10的成像装置，其特征在于还包括：

用于调节向所述液力马达提供的流体流量和绕过所述液力马达的流体流量的比率的调节机构。

13.权利要求10的成像装置，其特征在于：所述成像机构的一部分由流体冷却，并且所述液力马达由冷却所述部分的流体驱动。

14.权利要求10的成像装置，其特征在于：所述成像机构利用磁共振信号产生图像。

15.权利要求10的成像装置，其特征在于：所述旋转叶片和所述液力马达由非磁性金属材料或非磁性材料制成。

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