專利名稱：具有線圈配置的磁感應斷層成像系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明關于一種具有激勵線圈系統(tǒng)和測量線圈系統(tǒng)的磁阻抗斷層成像(MIT)系統(tǒng)。該激勵線圈和測量線圈放置在感興趣體積(VOI)的周圍。一般來說，當激勵線圈被激活時，在VOI內(nèi)的導電對象中產(chǎn)生渦電流。通過測量線圈測量由這些渦電流產(chǎn)生的磁場?？蓮乃@取的測量數(shù)據(jù)重建對象的導電特性(例如以圖像為形式)。
背景技術：
美國專利申請US2008/0246472中提到了這樣一種磁阻抗斷層成像系統(tǒng)，其作為用于電感測量導電組織的生物阻抗的系統(tǒng)。在已知的磁阻抗斷層成像系統(tǒng)中，提供了一種發(fā)電機線圈，用于產(chǎn)生穿過導電材料(例如組織)的主磁場。該通量在組織中感生出渦電流。單個傳感線圈測量由該感應的渦電流產(chǎn)生的次磁場。該發(fā)電機線圈與傳感線圈垂直定向。在這種方式中，沒有來自發(fā)電機線圈的凈通量通過傳感線圈。已知的磁阻抗斷層成像系統(tǒng)包括額外的勻場線圈，用于抵消傳感線圈中的主磁場。從而傳感線圈僅感測次磁場。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目標在于提供一種具有改善的圖像質(zhì)量的磁阻抗斷層成像系統(tǒng)，尤其用于有體積的對象。通過本發(fā)明的磁阻抗斷層成像系統(tǒng)達到該目的，該系統(tǒng)包括-激勵系統(tǒng)，其具有若干激勵線圈以產(chǎn)生用于在檢查體積中感應渦電流的激勵磁場，-測量系統(tǒng)，其具有若干測量線圈以測量由感應的渦電流產(chǎn)生的場，-測量線圈，其以體積(3D)幾何布置布置，以及_單獨的測量線圈，其基本橫向于激勵線圈的激勵磁場的場線而定向，以及-重建器，其從所述測量系統(tǒng)接收測量數(shù)據(jù)并根據(jù)測量數(shù)據(jù)重建感興趣體積中的對象的圖像。所述測量線圈以3D體積布置布置，使得測量線圈圍繞或部分包圍有體積的檢查區(qū)域。因而，有體積的對象，例如待檢查的患者的頭可放置在有體積的區(qū)域中并且可測量對象中感應的渦電流。對各個測量線圈的測量可以同時進行，即并行進行，從而只需要幾秒或更少的短測量時間從VOI內(nèi)的有體積的對象獲得數(shù)據(jù)?？商鎿Q地，激勵線圈可順序地被驅(qū)動，因為在檢查體積(examination volume)周圍不同(例如相對)位置處的線圈組(例如線圈對)被激活。當進行了包含獨立信息的較大數(shù)目的測量時，重建圖像的質(zhì)量得以改善， 這歸因于總測量信息的較高容量，并且因而還歸因于較低的噪聲和偽影水平。激勵線圈還被定位成圍繞檢查體積。單獨的測量線圈基本橫向于由激勵線圈產(chǎn)生的磁場的場線而定向。例如當激勵線圈產(chǎn)生其中場線平行行進的均勻磁場時，測量線圈橫向于激勵線圈而定向。因而，測量線圈很難或者根本不會拾取由激勵線圈產(chǎn)生的激勵磁場的通量。同時，檢查體積中的激勵線圈產(chǎn)生均勻的激勵磁場。因此，測量線圈接收的信號的動態(tài)范圍與激勵磁場感應的信號相比明顯減小了，并且增加了對由渦電流引起的感應的磁場的靈敏性。再者，小動態(tài)范圍允許在測量系統(tǒng)中使用超低噪聲的固定增益放大器。來自測量線圈的測量數(shù)據(jù)被應用于重建器，其重建圖像，尤其是檢查體積中的對象的體積圖像。
將參考在從屬權(quán)利要求中限定的實施例進一步詳細描述本發(fā)明的這些及其他方面。存在各種方式來配置激勵線圈和測量線圈，以使得測量線圈橫向于激勵磁場而定向。一種簡單的布置是提供一對平行定向的激勵線圈。一種標準亥姆霍茲(Helmholtz)配置實現(xiàn)激勵線圈的良好結(jié)果。對于亥姆霍茲線圈對，僅需要單個電源。螺線管線圈具有非常好的激勵磁場的均勻性并且也只需要單個電源。另外，可并行操作多個可以耦合至單個電源的亥姆霍茲線圈對，或者對于各個線圈對，可以提供單獨的電源。在這些配置中的每一個中，測量線圈可橫向于激勵線圈定向。在本發(fā)明的一個實例中，激勵線圈以類似亥姆霍茲配置來布置以激發(fā)均勻的磁場。該均勻場在單獨的亥姆霍茲對的線圈之間的區(qū)域中延伸。亥姆霍茲對具有兩個同樣的圓形磁線圈，沿著公共軸對稱放置在檢查體積的兩側(cè)，每側(cè)上一個，并且隔開距離h，而對于經(jīng)典亥姆霍茲線圈，h等于線圈的半徑R。在操作中，每個線圈承載在同一方向流動的相等電流。設h = R，其定義了亥姆霍茲對，這使線圈中心的場(B)的非均勻性最小。在另一個實例中，激勵線圈形成為螺線管，其產(chǎn)生在螺線管中心區(qū)域均勻的磁場。 當螺線管較長時，均勻磁場的中心區(qū)域較大(沿著螺線管的縱軸)。在本發(fā)明的一個方面，磁阻抗斷層成像系統(tǒng)具有以半球形幾何布置布置的測量線圈。也就是說，測量線圈的中心位于半球面上，而線圈環(huán)的區(qū)域橫向于激勵線圈產(chǎn)生的磁場的場線而定向。在這種布置中，測量線圈鄰近有體積的對象定位，即與該有體積的對象相距短距離。到該對象的距離應當盡可能靠近以提供高靈敏性，并且其僅由實際的約束條件來限制，例如對不同體積的適合性或者制造的原因。對于例如人的頭的對象，Icm和4cm之間的距離是可行的。另外，與具有位于同一層中的激勵和測量線圈的MIT系統(tǒng)相比，測量系統(tǒng)的靈敏性在空間上更均勻。在發(fā)明的又一方面，位于檢查體積相對端的激勵線圈被電連接。因此，這些激勵線圈被同時激活，以在檢查體積中產(chǎn)生均勻磁場。在發(fā)明的又一方面，激勵線圈布置在金屬或非金屬的圓柱體表面處并且橫向于圓柱體的縱軸。金屬圓柱體提供了非常好的對來自外部的電磁干擾的屏蔽。也可使用簡單的非金屬，例如塑料圓柱體載體。因此在檢查體積中生成了均勻磁場。激勵線圈可同時被激活或結(jié)合檢查線圈的各個部分順序地被激活。例如，激勵線圈可以以連續(xù)的亥姆霍茲對來激活。在發(fā)明的另一方面，測量線圈是稍微傾斜的。以這種方式激勵磁場的輕微非均勻性可得到補償。本發(fā)明的磁阻抗斷層成像系統(tǒng)例如具有磁場傳感器，例如，以參考線圈的形式來測量局部磁場。在測量的局部場定向的基礎上，可傾斜測量線圈以精確地垂直定向激勵磁場的局部方向。在發(fā)明的又一方面，測量線圈被定位于諸如塑料架之類的非金屬載體之上。非金屬載體上的單獨測量線圈被定位為橫向于圓柱上的單獨激勵線圈。本發(fā)明的這些和其他方面將參考隨后描述的實施例并參考附圖得到闡述。其中
圖1示出了本發(fā)明的磁阻抗斷層成像系統(tǒng)的示意性表示，并且圖2示出了在兩個線圈上的亥姆霍茲配置的示意性表示。
具體實施例方式圖1示出了本發(fā)明的磁阻抗斷層成像系統(tǒng)的示意性表示。激勵系統(tǒng)10包括激勵線圈11和激勵電路13。激勵線圈11布置在圓柱體12的圓柱形表面上。提供激勵電路13 以激活所選激勵線圈。激勵電路13包含用于激勵線圈的電流源。例如激勵電路將電流施加至處于亥姆霍茲配置的激勵線圈11對上(見圖2)。激勵電路13由系統(tǒng)計算機30控制。 該系統(tǒng)計算機可為合適編程的通用計算機?？商鎿Q地，該系統(tǒng)計算機為特別配置的處理器。測量系統(tǒng)20包括測量線圈21和測量電路22。測量線圈21具有其位于半球表面上的中心。因此，測量線圈21被定位在檢查體積3周圍。另外，由測量線圈21的各個線圈環(huán)所包圍的區(qū)域被定向為垂直于由激勵線圈11包圍的區(qū)域。即，測量線圈22的環(huán)的區(qū)域平行于圓柱體12的表面而延伸，激勵線圈的線圈環(huán)在圓柱體12的表面上延伸。另外，測量電路22耦合至測量線圈，用以接收由于檢查體積3中的對象中的渦電流而在測量線圈中感應出的電壓信號。測量電路由系統(tǒng)計算機30控制。例如，順序地或同時地在圍繞圓柱體壁的相同縱軸位置從各組測量線圈進行測量，其中亥姆霍茲對的激勵接近于那個縱軸位置?？商鎿Q地，激勵線圈的若干亥姆霍茲對可由激勵電路13并行地激活并且并行地從若干測量線圈進行測量。測量電路包含一個或多個超低噪聲放大器。這種放大器具有低于InV/ sqrt(Hz)的超低噪聲，固定于20dB或更高的增益并且因此由于電壓源的限制而具有有限的輸入電壓范圍。測量電路的輸出信號被施加至重建器4，其根據(jù)所述輸出信號重建圖像數(shù)據(jù)。在顯示器31上顯示重建的圖像。重建器可以例如以軟件合并在系統(tǒng)計算機30中。測量電路也可從磁場傳感器接收參考信號，例如靠近激勵線圈的參考線圈測量激發(fā)的磁場。一個或多個參考線圈平行于激勵線圈。也可能出于參考目的而測量激勵線圈中驅(qū)動的電流。測量電路將這些參考信號提供至電子系統(tǒng)，電子系統(tǒng)結(jié)合測量數(shù)據(jù)使用參考數(shù)據(jù)來計算所測量數(shù)據(jù)的狀態(tài)信息(Phase information) 0測量線圈也可與激勵磁場對齊以補償場的非均勻性。這可通過傾斜測量線圈來實現(xiàn)，以使得激勵磁場的所測量部分盡可能小(沒有導電對象位于VOI中，無渦電流產(chǎn)生)。圖2示出了兩個線圈上的亥姆霍茲配置的示意性表示。亥姆霍茲配置在單獨的亥姆霍茲對的線圈之間的區(qū)域中產(chǎn)生均勻激勵磁場。亥姆霍茲對具有兩個同樣的圓形磁線圈，沿著公共軸對稱放置在檢查體積的兩側(cè)，每側(cè)上一個，并且隔開距離h，h等于線圈的半徑R。在操作中，每個線圈承載在同一方向流動的相等電流。設h = R，其定義了亥姆霍茲對，這在設d2B/dx2 = 0(其中χ為沿著兩個線圈的間隔)的意義上使線圈中心的場⑶的非均勻性最小，但是在線圈的平面和中心之間留下了大約6%的場強度變化。如d2B/dx2所測，以使接近中心的區(qū)域中的場的均勻性變差為代價，h的稍大值減少了線圈的平面和中心之間的場的差。以亥姆霍茲模式并行操作的激勵線圈越多，(即，平行的電流由間隔等于線圈半徑的相對的線圈來承載)激 勵場的均勻性就越好。
權(quán)利要求
1.一種磁阻抗斷層成像系統(tǒng)，包括-激勵系統(tǒng)，其具有若干激勵線圈以產(chǎn)生用于在檢查體積中感應渦電流的激勵磁場， -測量系統(tǒng)，其具有若干測量線圈以測量由感應的渦電流產(chǎn)生的場， -測量線圈以體積(3D)幾何布置布置，以及-單獨的測量線圈基本橫向于激勵線圈的激勵磁場的場線而定向，以及 _重建器，其從所述測量系統(tǒng)接收測量數(shù)據(jù)并根據(jù)該測量數(shù)據(jù)重建感興趣體積中的對象的圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁阻抗斷層成像系統(tǒng)，其中該激勵系統(tǒng)包括一對平行配置的激勵線圈，其特別地以亥姆霍茲配置來布置或布置為螺線管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁阻抗斷層成像系統(tǒng)，其中所述測量線圈以半球形幾何布置布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁阻抗斷層成像系統(tǒng)，其中在檢查體積相對端處的激勵線圈中的兩個被電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁阻抗斷層成像系統(tǒng)，其中激勵線圈布置在圓柱體的表面處并且測量線圈橫向于該圓柱體的縱軸布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁阻抗斷層成像系統(tǒng)，其中激勵系統(tǒng)布置為成對地激發(fā)激勵線圈。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁阻抗斷層成像系統(tǒng)，其中單獨的測量線圈被定向為相對于亥姆霍茲配置的軸稍微地傾斜，從而橫向于由激勵線圈產(chǎn)生的局部磁場。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁阻抗斷層成像系統(tǒng)，其中測量線圈被布置在非金屬載體上。
全文摘要
一種磁阻抗斷層成像系統(tǒng)，包括激勵系統(tǒng)，其具有若干激勵線圈以產(chǎn)生用于在檢查體積中感應渦電流的激勵磁場。例如，采用螺線管配置或者例如亥姆霍茲配置的平行線圈。另外，提供一種測量系統(tǒng)，其具有若干測量線圈以測量由感應的渦電流產(chǎn)生的場。該測量線圈以體積(3D)幾何布置布置。單獨的測量線圈基本橫向于激勵線圈的激勵磁場的場線而定向。重建器從所述測量系統(tǒng)接收測量數(shù)據(jù)并根據(jù)該測量數(shù)據(jù)重建感興趣體積中的對象的圖像。
文檔編號A61B5/053GK102378597SQ201080015224
公開日2012年3月14日 申請日期2010年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者A·L·麥塞萬, R·艾夏特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司