CN1875285A - 适合于基于磁共振记录图像的屏蔽治疗室和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适合于基于磁共振(MR)成像记录人或动物体的图像的治疗室(7)，治疗室的墙(7a)、天花板(7b)和地板(7c)为布置在治疗室内的磁共振(MR)成像系统提供电磁屏蔽，该MR成像系统包括：至少一个其中能放置人或动物体的目标区域(5)，外壳(2，3，4)，其包括至少一个主磁单元和至少一个梯度磁单元，用于在目标区域(5)中产生一个或多个磁场，和至少一个射频(RF)脉冲单元(6)，用于在目标区域(5)中产生电磁RF脉冲。本发明还涉及一种磁共振成像系统，其包括：其中能放置人或动物体的目标区域，外壳，其包括至少一个主磁单元和至少一个梯度磁单元，用于在目标区域中产生一个或多个磁场，和至少一个射频(RF)脉冲单元，用于在目标区域中产生电磁RF脉冲。根据本发明，还存在装置(10，11，12，13，14，15，16，17)，其在操作过程中，抵消治疗室(7)中目标区域(5)外的RF脉冲的电磁效应(8)。

Description

适合于基于磁共振记录图像的屏蔽治疗室和设备

本发明涉及一种适合于基于磁共振(MR)记录人或动物体的图像的治疗室，其中治疗室的地板、天花板和墙壁为布置在治疗室内的磁共振(MR)成像设备形成电磁屏蔽，该MR成像设备包括：至少一个其中能容纳人或动物体的目标区域；外壳，其包括至少一个主磁单元和至少一个梯度磁单元，用于在目标区域中产生一个或多个磁场；以及至少一个射频(RF)脉冲单元，用于向目标区域提供电磁RF脉冲。

本发明还涉及一种磁共振成像设备，包括：其中能容纳人体或动物体的目标区域；低温恒温器，其包括至少一个主磁单元和至少一个梯度磁单元，用于在目标区域中产生一个或多个磁场；以及至少一个射频(RF)脉冲单元，用于向目标区域提供电磁RF脉冲。

基于磁共振(MR)的成像技术是目前为了医疗诊断目的产生人或动物体内部器官的图像的最常用技术之一。

通过MR成像设备，置于目标区域中的患者受到由主磁单元产生的主磁场B₀。在患者体内出现的充当偶板子的质子(H⁺粒子)因此通过该主磁场部分地在同一方向取向。

在目标区域中暂时引入射频电磁脉冲(RF脉冲)引起磁取向的质子暂时变得不平衡。由于主磁场B₀，不平衡的质子试图恢复其相对于该场的取向。在该重新取向期间，不平衡的质子经历围绕其取向轴的进动，直到这些质子恢复其相对于主磁场B₀的原始取向。

所述引起质子回到其相对于主磁场B₀的原始取向的进动伴有电磁信号的发布。通过接收和分析大量的进动信号，能够获得患者体内器官的准确图像。

目前，越来越多的“开放”式MR成像设备投入使用，其中目标区域不再像“封闭”式或圆筒式或管式MR成像设备那样被容纳有磁单元的外壳(低温恒温箱或永磁单元)完全包围；所述开放式MR成像设备具有更开放的设计，其中磁单元布置在外壳中目标区域的下方和上方或其任意一侧上。

由于新一代MR成像设备的开放设计，特别是由RF脉冲引起的电磁现象发射到治疗室中的周围环境。在“封闭”圆筒式MR成像设备的情况中，由于目标区域的“封闭”结构导致RF脉冲被外壳俘获或屏蔽，发生该效应的程度要小得多。

由于使用更强的磁场(并且因此RF脉冲也有更高的频率)的MR成像设备的发展，自RF脉冲到治疗室中周围环境的电磁现象的效应进一步加强。

已经发现，目标区域之外的RF脉冲的电磁效应影响了环境(医护人员及仪器)。一个例子是由RF脉冲产生的电流，该电流贯穿人体。另外，目标区域之外RF脉冲的电磁效应，对最终可获得的患者内部器官图像的质量产生不利的影响。

因此，本发明的一个目的是，最小化治疗室内目标区域之外RF脉冲的这些电磁效应。

根据本发明，治疗室的特征在于，存在这样的装置，其在操作过程中抵消治疗室内目标区域外RF脉冲的电磁效应。

因而，特别是对被称为“开放”式的MR显示设备来说，消除了RF脉冲对目标区域之外环境的不利影响。这些RF脉冲的电磁效应被抵消了，因此，对被称为“开放”式的MR成像设备来说，即使在更高、更强的磁场中，环境/在场的人暴露在可接受的RF负载下。

更具体地说，在一个实施例中，将该装置放置在治疗室中，并且特别是，将其安装在至少治疗室的墙和/或天花板和/或地板之一上。

一个实施例中，该装置包括不锈钢制成的层。

另一个实施例中，该装置包括导电(耗散)涂层。

再一个实施例中，该装置包括一个或者多个由吸收电磁波的材料制成的元件。这些元件具体表现为，例如，铁氧体片(ferrite tile)。电磁波被所述元件吸收，并且因此几乎没有反射，对这些元件来说是基本的。

因为根据本发明这些元件具有导电材料的开放纤维(fiber)结构，治疗室内RF脉冲的电磁效应能够从功能上很好地抵消。

根据本发明的另一个非常功能性的设计中，导电(耗散)元件具有指向治疗室内部的空间结构。

在另一个功能性实施例中，该装置可以在治疗室中相对于MR成像设备移动，以便电磁效应的抵消可以有效和容易地调整以适应于MR成像设备的操作环境。

在设计成抵消或消除RF脉冲的磁效应的特定实施例中，该装置包括至少一个LCR电路，其定位成与RF脉冲产生的磁场近似垂直。

在另一个特别设计成抵消或消除RF脉冲的电效应的实施例中，该装置包括至少一个LCR偶极天线，其定位成与RF脉冲产生的电场近似平行。

在LCR偶极天线的特定实施例中，其中该天线电连接到电磁屏蔽上，该LCR偶极天线具有等于

的电长度，其中λ等于RF脉冲的波长。

在LCR偶极天线的另一实施例中，其中，与上述实施例相反，该偶极天线连接到电磁屏蔽以从那里电屏蔽，偶极天线具有等于

的电长度，其中λ等于RF脉冲的波长。

进一步发现，也可以认为在治疗室内提供导电平面是根据本发明的装置的功能性实施例。

根据本发明的其它特征，还可以将该装置制成MR成像设备的一部分，且该装置可以具有高电阻率并且可以将它们安装在低温恒温箱上，这样它们可以围绕RF单元。

更具体地说，已经发现，如果该装置包括很多相邻接的波导，波导的至少一端电开放，那么能够有利地抵消治疗室内目标区域之外的电磁效应。

更具体地说，在这种情况下，波导的电长度应该等于

其中λ等于RF脉冲的波长。根据本发明，通过在波导的至少一个或两个开放端提供电抗性的阻抗，可以实现相似的功能。该电抗性的阻抗和波导共同形成穿过外壳的RF电流的高阻抗。

如果其具有一个或多个在上文所述的装置，在开始段落中提及的磁共振成像设备也形成本发明的一部分。

通过参考下文所述的实施例，本发明的这些和其他方面是很明显的，并将被说明。

附图中：

图1a和1b是“开放”式磁共振成像设备的图示。

图2是由RF脉冲导致的电场的空间散射图的一个例子。

图3示出了根据本发明在治疗室内提供的装置的第一实施例。

图4示出了根据本发明在治疗室内提供的装置的第二实施例。

图5a和5b示出了根据本发明在治疗室内提供的装置的第三和第四实施例。

图6示出了具有根据本发明的装置的MR成像设备的第一实施例。

图7示出了具有根据本发明的装置的MR成像设备的第二实施例。

图8示出了具有根据本发明的装置的MR成像设备的第三实施例。

为了简单和更好地理解本发明，在后面的描述中，相同的的参考数字指代相同的部分。

图1a和1b是根据磁共振(MR)原理操作的成像设备的图示。图1a和1b更具体地示出了称为“开放”式的MR成像设备。

MR成像设备1包括外壳2、3、4，术语称为“低温恒温箱”或者“永磁体”。外壳2、3、4容纳至少一个主磁单元和至少一个梯度磁单元(两者都未示出)，以在其中能够容纳人或动物体的目标区域5中产生一个或多个磁场。

借助于容纳在外壳2、3、4中的主磁单元和梯度磁单元，操作过程中，可以在目标区域5中产生磁场(主磁场B₀和梯度磁场G_x、G_y、G_z)。处于目标区域5中的患者体内的质子，将部分地定向在主磁场B₀的方向上。

借助于也容纳在MR成像设备中的射频脉冲单元6，向目标区域5提供RF脉冲，引起被磁场B₀定向并作为偶极子的质子(H⁺)暂时失去平衡。在RF脉冲停止后，不平衡的质子将恢复它们相对于在目标区域5中占优势的磁主场B₀的定向。

这个重定向伴随有旋进运动，其由不平衡质子围绕它们的定向轴来进行直到这些质子恢复它们相对于磁主场B₀的原始定向。

导致患者体内的质子“退回”到由磁主场定义的定向的所述旋进运动，伴随有电磁信号的发射。

所有由质子发射的旋进信号都被接收线圈单元拾取，并且被进一步处理以得到患者体内部器官的精确图像。

如在介绍性部分所概述的那样，如图1a和1b所示的开放式MR成像设备的缺点在于，目标区域5不再像“封闭”式MR成像设备的情况那样被外壳2、3、4(低温恒温箱或永磁单元)完全包围。作为新一代MR成像设备的开放特性的结果，由每次提供给目标区域5的RF脉冲产生的电磁现象，发射到MR成像设备布置在其中的治疗室内的周围的环境。由于使用更强磁场(并且因此也要求RF脉冲具有更高的频率)的MR成像设备的发展，更进一步加强了RF脉冲的这些电磁现象。

图2示意地示出，RF脉冲单元6提供给目标区域5的RF脉冲在目标区域5之外的电场的散射图。尽管RF脉冲在目标区域5中应该是能够起作用的、主要的和唯一的，即暂时地使患者体内的已定向质子失衡，但明显可以看出RF脉冲的电磁效应发射越过目标区域5并且到达MR成像设备1布置在其中的治疗室7。这在图2中借助场线8示出。

为了将这些电磁效应，尤其是其RF负载，对环境(在位的医护人员和仪器)的影响减到最小，根据本发明建议使用在操作过程中抵消治疗室7内目标区域5之外的RF脉冲的电磁效应的装置。

图3示出了该装置的第一实施例，该装置用于在操作过程中抵消治疗室7内RF脉冲的电磁效应8。所示是治疗室7的示意性空间视图，治疗室7被墙7a、天花板7b和地板7c包围。空间7为MR成像设备形成电屏蔽(“法拉第笼”)。

根据本发明，装置10设置在治疗室7的墙7a和/或天花板7b和/或地板7c中至少一个上，并且可以包括，例如不锈钢的层。在另一实施例中，该装置可以包括涂敷于墙7a和/或天花板7b和/或地板7c其中之一或多个的导电涂层。所述两种措施减少了在治疗室7中在成像设备1和墙7a之一之间电磁驻波的产生。事实上，与由例如铜制成的墙的电阻相比，这些措施导致对墙中电流的电阻增加。

由此，尤其在称为“开放”式MR成像设备1的情况下，阻止了RF脉冲对目标区域5之外的环境7持续施加负面影响。结果，即使在高频RF场中，环境/在场人员也暴露在正常的工作负载中。

在图3所示的实施例中，该装置包括一个或多个元件10。对于这些元件所必须的是：位于墙7a、天花板7b和地板7c的位置的这些元件几乎对传播穿过治疗室7的电磁波的反射很少，并且这些电磁波经由形成/包围治疗室7的电屏蔽被所述元件吸收。更具体地说，这些元件是具体表现为铁氧体片10。在一个不同的实施例中，这些元件可以具有导电材料的开放纤维结构。

图4中示出了另一个实施例，其中装置11包括具有指向治疗室7内部的空间结构的导电元件。在图4中，装置11具体表现为金字塔形的元件11。

如图4所示，另一实施例包括至少一个导电平面12，其经由连接12a电地或电容性地连接到作为法拉第笼的治疗室7(7a-7b-7c)。装置12具体表现为导电平面，并且优选地布置在通过RF脉冲耦合到治疗室7的电磁驻波的电场最强的位置。

在一个特定实施例中，导电平面12具有弯曲(正方)的形状，并且在外壳2、3、4的正上方电容性地连接到天花板7b。

因此，电场被导电平面12拾取，并且经由电连接12a和电屏蔽7a-7b-7c从治疗室7中移除。换句话说，借助于这些装置的提供，减少或消除了治疗室7中电磁驻波导致的电磁效应。

在一个特定实施例中，装置12在治疗室7中可以相对于MR成像设备1移动。结果，导电平面12可以放置在治疗室7中的任意地方(参见天花板7b上的两个箭头)，这取决于MR成像设备1的操作过程中(特别是RF脉冲单元6的操作/激活过程中)在治疗室7中产生的电磁效应的类型和形状。

导电平面12或者可具体表现成围绕该外壳的条带，该条带一方面与外壳2、3、4连接，另一方面与天花板7c连接。

图4所示导电平面的其它实施例在图5a和5b中示出。图5a示出了LCR电路13，其能够借助于电连接13a连接到电屏蔽的墙7a或天花板7b。LCR电路13用于拾取由RF单元6发射的RF脉冲的电磁现象的磁成分B。出于这种目的，LCR电路13应该定向为与RF脉冲产生的磁场成分B近似垂直。

在图5b中示出该装置的另一实施例，其能够容纳在治疗室7中，并且其可以是可移动或不可移动的，并且包括LCR偶极天线14。LCR偶极天线14用于拾取由RF脉冲产生的电场成分E，并且因此应该定向为与该电场近似平行。

如图5b所示，抵消治疗室7中目标区域5之外的RF脉冲的电磁效应的措施，可以在两个不同的实施例中实现。

在第一实施例中，LCR偶极天线14借助于连接器14a电连接到电磁屏蔽(法拉第笼)(墙7a或天花板7b)，并且具有等于

的电长度，其中λ等于RF脉冲的波长。

在另一实施例中，连接器14a不是电连接器，而是连接到电屏蔽7的电绝缘连接器，并且被电屏蔽的LCR偶极天线具有等于

的电长度，其中λ等于RF脉冲的波长。

与图4所示的装置12的实施例类似，LCR电路13和LCR偶极天线14也能够可移动地布置在治疗室7中。

当然，也可以在治疗室7中布置多个LCR电路13或LCR偶极天线14。

在另一实施例中，用于抵消RF单元6提供的RF脉冲的电磁效应的装置不是布置在治疗室7中，而是形成MR成像单元1的一部分。

这样的实施例在图6中示出，其中，这些装置具有相对于制成外壳2、3、4的材料的电阻系数比较高的阻抗，并以完全围绕着RF单元6的方式设置在外壳(低温恒温箱或永磁体)上。

图6中，这些装置包括大量相互连接的、毗邻的波导15。所述波导15至少在一端15a处是开放的，并且在这个实施例中，波导15的另一端15b封闭。更具体地说，每个波导15的电长度等于

其中λ等于RF脉冲的波长。然而，波导15或者可具体表现为两端均开放。

尽管在图6中未示出，但也必须在(位于RF单元上方的)部分2上设置相邻的、相互连接的波导管15。

在一个特定实施例中，通过可以布置在波导15的一个或两个开放端15a-15b附近的电抗元件15c，可以实现抵消由RF单元6发射的RF脉冲到与治疗室7的耦合的附加功能。其目的是为通过外壳2、3、4的RF电流提供具有高阻抗的电抗性阻抗15c和波导管15。

在另一实施例中，如图7所示，具有比较高的电阻率的该装置包括涂层或层16，其涂敷于外壳2的表面，外壳2与RF单元6发射的RF脉冲的电磁效应直接接触。

如果必要，如图8的实施例所示，该具有高电阻率的材料可以以围绕RF单元6的环17的形式提供，以对RF单元发射的RF脉冲的形成高电垒。环17必须设置在外壳的部分2和部分3上。

Claims (21)

1、一种适合于基于磁共振(MR)记录人或动物体的图像的治疗室(7)，其中该治疗室的墙(7a)、天花板(7b)和地板(7c)为布置在该治疗室内的磁共振(MR)成像设备(1)形成电磁屏蔽，其中该MR成像设备至少包括：

-目标区域，其中可以容纳人或动物体，

-外壳(2，3，4)，包括至少一个主磁单元和至少一个梯度磁单元，用于在目标区域(5)中产生一个或多个磁场，以及

-至少一个射频(RF)脉冲单元(6)，用于向目标区域(5)提供电磁RF脉冲，

其特征在于：

-还存在装置(10，11，12，13，14，15，16，17)，其在操作过程中，抵消治疗室(7)中目标区域(5)之外的RF脉冲的电磁效应(8)。

2、如权利要求1所述的治疗室，其特征在于，所述装置放置在治疗室内。

3、如权利要求2所述的治疗室，其特征在于，所述装置设置在该治疗室的墙和/或天花板和/或地板中的至少一个之上。

4、如权利要求3所述的治疗室，其特征在于，所述装置包括由不锈钢制成的层。

5、如权利要求3所述的治疗室，其特征在于，所述装置包括导电涂层。

6、如权利要求3所述的治疗室，其特征在于，所述装置包括一个或多个由吸收电磁波的材料制成的元件(10)。

7、如权利要求6所述的治疗室，其特征在于，所述导电元件具体体现为铁氧体片(10)。

8、如权利要求6或7所述的治疗室，其特征在于，所述导电元件具有导电材料的开放纤维结构。

9、如权利要求6所述的治疗室，其特征在于，所述导电元件具有指向治疗室内部的空间结构(11)。

10、如权利要求2所述的治疗室，其特征在于，所述装置可以在治疗室内相对于MR成像设备移动。

11、如权利要求2或10所述的治疗室，其特征在于，所述装置包括至少一个LCR电路(13)，其定向为与RF脉冲产生的磁场近似垂直。

12、如权利要求2或10所述的治疗室，其特征在于，所述装置包括至少一个LCR偶极天线(14)，其定向为与RF脉冲产生的电场近似平行。

13、如权利要求12所述的治疗室，其特征在于，该LCR偶极天线电连接到所述电磁屏蔽，并且具有等于

的电长度，其中λ等于RF脉冲的波长。

14、如权利要求12所述的治疗室，其特征在于，该LCR偶极天线连接到电磁屏蔽上以从那里被电屏蔽，并且具有等于

的电长度，其中λ等于RF脉冲的波长。

15、如权利要求2或10所述的治疗室，其特征在于，所述装置包括至少一个能布置在治疗室内的导电平面(12)。

16、如权利要求1所述的治疗室，其特征在于，所述装置形成MR成像设备的部分。

17、如权利要求16所述的治疗室，其特征在于，所述装置(15，16，17)具有与外壳材料的的电阻率相比较高的电阻率，并且设置在外壳上以包围RF单元。

18、如权利要求17所述的治疗室，其特征在于，所述装置包括大量邻接的波导(15)，所述波导具有至少一个电开放端(15a-15b)。

19、如权利要求18所述的治疗室，其特征在于，波导的电长度等于

，其中λ等于RF脉冲的波长。

20、如权利要求17或18所述的治疗室，其特征在于，在波导的至少一端(15a-15b)附近提供电抗性元件(15c)。

21、一种磁共振成像设备，包括在其中能够容纳人或动物体的目标区域，

-外壳，包括至少一个主磁单元和至少一个梯度磁单元，用于在目标区域中产生一个或多个磁场，以及

-至少一个射频(RF)脉冲单元，用于给目标区域提供电磁RF脉冲，并且具有如权利要求16至20中一个或多个所述的装置。

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