磁共振成像系統的大視野成像裝置的制作方法

專利名稱：磁共振成像系統的大視野成像裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging；簡稱為“MRI”)系統的附加裝置，特別是涉及一種磁共振成像系統的大視野(Field of View；簡稱為“FOV”)成像裝置。
背景技術：
從20世紀80年代初第一臺MRI系統的問世到2002年年底，全世界已有大約22000臺MRI系統應用于醫學影像診斷、醫學基礎研究甚至應用于醫學治療(MRI介入治療)等，每年接受MRI檢查的人數已超過6000萬，因此，MRI系統的應用相當廣泛，發展也相當迅速。磁共振成像的原理是人體內部的自旋的未配對質子被放入外磁場時，它們會沿該磁場方向排列；如果對人體發射一個特定頻率的射頻脈沖則會導致一些自旋質子改變其排列方向；在射頻脈沖發射完畢后，質子在回復到原來的排列方向時會產生一個信號，這就是MRI系統要檢測的磁共振信號；這些信號被接收線圈接受并經過計算機處理后就可以得到清晰的人體斷面圖像。
現有的MRI系統通常利用多個不同的線圈(也稱為“天線”)來進行射頻脈沖的發射與接收；其中，發射線圈用來發射用于磁共振激勵的高頻脈沖，接收線圈用來接收所感應的磁共振信號。通常，MRI系統都具有包繞病人頭部的頭線圈，固定安裝在設備內、包繞病人身體的整體線圈(以下簡稱為“體線圈”)，以及一系列小的、直接置于病人不同的待檢查部位的肢體線圈。
在應用現有的MRI系統進行大FOV或者全身成像時，在成像過程中需要針對人體的不同部位調整人體的位置以及更換一系列不同種類和型號的接收線圈，因此大大地延長了成像的操作時間。另外，由于受到上述現有MRI系統的單個線圈的FOV大小的限制，很難一次性實現大FOV或者全身成像，而需把在數次成像操作中得到的圖像合并為一張完整的圖像，因此大大地增加了圖像處理的時間與難度。
請參閱圖1，以C型開放式永磁MRI系統100為例，該MRI系統100的檢查區域在其C型開放式磁體10的左側、右側以及前方完全開放以方便成像操作。該MRI系統100包括直接固定在其磁體10中的一體化病床20。該病床20上安裝有病床床板22，該病床床板22可以在移動到所需位置后鎖定。該MRI系統100采用體線圈來進行胸部以及腹部成像，采用頭部線圈來進行頭部成像，以及采用一系列肢體線圈來進行肢體成像。在圖1中，為清晰和簡明起見，僅顯示出體線圈30來進行說明。該MRI系統100的體線圈30包括可分離的上蓋32以及底座34，以方便病人在該體線圈30內就位接受成像操作。然而，上述以C型開放式永磁MRI系統為例的常見的MRI系統普遍存在著前述的大FOV以及全身成像中的缺點，如對病人不同的部位需要采用專用的接收線圈來進行成像、每次成像均需要進行重新配置線圈以及移動病床或者病床床板以將病人重新定位等操作、無法大FOV或者一次性全身成像，而需要將數張圖像合并等。進一步地，不僅上述的C型開放式永磁MRI系統，其他的MRI系統，如封閉式常導型或者超導型MRI系統等大多都存在著上述的缺點和不足。
最近，一種應用于高場系統的全景成像矩陣(Total imaging matrix；簡稱為“Tim”)的技術被開發出來，其采用一系列不同的接收線圈放置在病人身體的不同部位，同時配合病床的遞進移動，使得MRI系統能夠不必頻繁更換線圈以及重新定位病人從而實現大FOV或者一次性全身成像。上述的采用Tim技術的MRI系統部分地解決了如前所述的常用的MRI系統存在的缺點和不足，但是其仍然需要配合一系列不同的接收線圈來進行成像操作。

發明內容
本發明的一個目的在于提出一種采用單一接受線圈在磁共振成像系統中實現大FOV成像的磁共振成像系統的大視野成像裝置。
為實現上述目的，本發明提出一種磁共振成像系統的大視野成像裝置，其應用于磁共振成像系統中，該磁共振成像系統包括機架、安裝在該機架上的磁體、位于該磁體中的病床以及安裝于該病床上的接收線圈，其特征在于一移動式床板通過支撐機構安裝在該病床上并且在該接收線圈中相對于該病床進給移動。
其中，所述的移動式床板的支撐結構可以為滾輪、滑軌或者其他導向機構，其使得該移動式床板可以在該病床上進給移動。
所述的移動式床板可以通過手動方式或者電動方式來實現進給移動。當使用電動方式來實現的時候是通過一個驅動單元來驅動所述的移動式床板，該驅動單元可以為同步帶驅動單元、齒輪齒條驅動單元、無磁絲杠機構單元、無磁液壓缸單元或者無磁氣缸單元。上述的同步帶驅動單元包括固定安裝在該病床上的同步帶輪以及纏繞于該同步帶輪上、設置于該移動式床板的底面并且兩端固定于該移動式床板兩端的同步帶。上述的齒輪齒條驅動單元包括固定安裝在該病床上的齒輪以及固定安裝在該移動式床板的底面并且與該齒輪相嚙合的齒條。
本發明采用通過一個驅動源驅動所述的驅動單元，該驅動源為選自于無磁液壓馬達、氣動馬達以及磁屏蔽型馬達中的任意一種。通過所述的驅動源中的旋轉編碼器控制可以控制該驅動單元的驅動行程，進而控制該移動式床板的移動距離。
本發明中所述的接收線圈包括底座和上蓋，其中該底座固定安裝在該病床上，該上蓋安裝于該底座上并且可與該底座分離。該接收線圈可以是體線圈、肢體線圈或者其他接收線圈。
采用本發明磁共振成像系統的大視野成像裝置的MRI系統不需要如現有技術中的MRI系統那樣配備不同的接收線圈或者配備特制的接收線圈的組合，而是通過增加設置該移動式床板達到只需要采用單一的接收線圈便可以實現大FOV成像；該MRI系統也不需要根據成像的部位或者采用的接收線圈的不同而重新配置接收線圈，該單一的接收線圈只需要在成像操作開始前進行一次配置便可以在整個大FOV或者全身成像的成像過程中保持其配置不變；病人在該MRI系統的病床上不需要重新就位，因為只采用單一的接收線圈進行成像，并配合該移動式床板的進給移動，該病人只需要在成像操作開始前在該移動式床板上一次就位即可，而在整個大FOV或者全身成像的成像過程中，其姿勢和位置不需要再次進行調整；并且由該MRI系統采用的單一接收線圈的高的填充率可以得到高的信噪比，確保得到高質量的成像圖像。


圖1是常見MRI系統的結構示意圖；圖2是應用本發明磁共振成像系統的大視野成像裝置的MRI系統的結構示意圖；圖3是另一個視角的應用本發明磁共振成像系統的大視野成像裝置的MRI系統的結構示意圖；圖4A至圖4C是應用本發明磁共振成像系統的大視野成像裝置的MRI系統的成像過程的示意圖；圖5是本發明磁共振成像系統的大視野成像裝置的驅動單元的一個實施例的結構示意圖；圖6是本發明磁共振成像系統的大視野成像裝置的驅動單元的另一個實施例的結構示意圖。
具體實施例方式
在以下對本發明的技術特征進行描述的具體實施例中，均是以C型開放式永磁MRI系統為例進行說明的，然而，本發明并不只限于應用于所述的C型開放式永磁MRI系統，而是可以廣泛應用于各種開放式或者封閉式的永磁、常導以及超導MRI系統中，并且這些系統根據實際情況可以是各種超高場(4.0-7.0T)、高場(1.5-3.0T)、中場(0.5-1.4T)、低場(0.2-0.4T)以及超低場(小于0.2T)系統。
請一同參閱圖2和圖3，應用本發明磁共振成像系統的大視野成像裝置的MRI系統100包括機架、安裝在該機架上的磁體10和位于該磁體10中的與該機架一體化的病床20，該病床20上安裝有病床床板22。該病床20在適當的位置上安裝有一個接收線圈30，該接收線圈30在本實施例中取為體線圈，該接收線圈30包括可分離的上蓋32以及底座34，其中，該底座34固定安裝或放置在該病床20上，該上蓋32安裝在該底座34上，當病人進出該接收線圈30的時候可以打開該上蓋32以方便病人的就位以及離開。
與現有的MRI系統不同的是，本發明磁共振成像系統的大視野成像裝置在該MRI系統100上增加設置一可以沿病人身體軀干方向自由移動的移動式床板40，便可以使得該MRI系統100只需要采用單一的接收線圈30便可以實現大FOV以及全身一次成像。較佳地，該MRI系統100采用的單一的接收線圈30為體線圈。該移動式床板40是安裝在該接收線圈30的底座34上方，該移動式床板40的底部安裝有如圖3所示的滾輪50來實現對該移動式床板40的支撐，從而使該移動式床板40可以在該病床20上沿著病人身體軀干方向通過手動或者電動方式自由地移動。在本發明的另外的實施例中，同樣可以通過在該移動式床板40的底部安裝滑軌或者其他等效的導向機構來實現對該移動式床板40的支撐，從而使該移動式床板40實現上述的移動。通過上述的滾輪50、滑軌或者其他導向機構的支撐，確保了病人在該移動式床板40上就位后該接收線圈30的底座34不受壓力，并且在病人隨著移動式床板40移動的過程中，該接收線圈30的位置保持不動。進一步地，該病床床板22和該移動式床板40各自的邊緣上分別刻有適當的刻度或者標記，通過上述的的刻度或者標記可以隨時方便地讀出該移動式床板40的移動距離，從而使得該MRI系統100可以按照成像的需要控制該移動式床板40，即控制病人的移動距離。該移動式床板40配有鎖定裝置，用來將該移動式床板40移動到所需要的位置后將其鎖定。
請參閱圖4A至圖4B，應用本發明磁共振成像系統的大視野成像裝置的MRI系統100的成像過程如下首先將該移動式床板40移動至最邊上的位置，使病人200在該移動式床板40上就位并以適當的方式或者裝置將其固定；接著，如圖4A所示，沿病人200身體軀干的方向移動該移動式床板40，使該病人200的頭部位于該接收線圈30的FOV內，進行第一次成像；接著，繼續沿病人200身體軀干的方向移動該移動式床板40，移動的距離為該接收線圈30的FOV在該病人200身體軀干方向上的長度，當然，移動的距離也可以為根據不同的成像操作而指定的適當的距離，然后進行第二次成像；接著，繼續移動該移動式床板40以及重復上述的成像操作，如圖4B和圖4C所示，直至完成該病人200的全身成像或者所需范圍的成像。上述的該移動式床板40移動的距離可以通過該病床床板22以及該移動式床板40上的刻度或者標記讀出。在上述的成像過程中，是以從頭到腳的成像順序進行說明的，然而可以理解的是，本發明的成像過程同樣可以采用從腳到頭的成像順序。
通過上述的應用本發明磁共振成像系統的大視野成像裝置的MRI系統100的成像過程可以看出本發明具有以下的優點該MRI系統100不需要如現有技術中的MRI系統那樣配備不同的接收線圈或者配備特制的接收線圈的組合，而是通過增加設置該移動式床板40達到只需要采用單一的接收線圈30便可以實現大FOV成像；該MRI系統100也不需要根據成像的部位或者采用的接收線圈的不同而重新配置接收線圈，該單一的接收線圈30只需要在成像操作開始前進行一次配置便可以在整個大FOV或者全身成像的成像過程中保持其配置不變；該病人200在該MRI系統100的病床20上不需要重新就位，因為只采用單一的接收線圈30進行成像，并配合該移動式床板40的進給移動，該病人只需要在成像操作開始前在該移動式床板40上一次就位即可，而在整個大FOV或者全身成像的成像過程中，其姿勢和位置不需要再次進行調整；以及由該MRI系統100采用的單一接收線圈30的高的填充率可以得到高的信噪比(Signal-to-Noise Ratio；簡稱SNR)，確保得到高質量的成像圖像。
在上述的實施例中，應用本發明磁共振成像系統的大視野成像裝置的MRI系統100是采用單一的接收線圈30，該接收線圈30較佳為體線圈，來進行上述的大FOV或者全身成像的；然而，該單一的接收線圈同樣也可以為各種不同的肢體線圈，所述的各種不同的肢體線圈配合不同形狀的移動式床板可以在該MRI系統100上實現各肢體部位的大FOV成像。
本發明磁共振成像系統的大視野成像裝置在該MRI系統中增加設置的移動式床板40可以采用手動方式或者電動方式進行進給移動，在實際應用過程中，為避免成像操作人員頻繁進出該MRI系統100所放置的屏蔽間來手動地根據該病床床板22以及該移動式床板40上的刻度或者標記來移動該移動式床板40，通常采用電動的方式實現該對移動式床板40的無人化、精確地進給移動。在本發明磁共振成像系統的大視野成像裝置中，是通過設置如下文所述的驅動單元來進行上述的對該移動式床板40的電動方式的進給移動的。
請參閱圖5，在本發明的一個實施例中，所述的驅動單元是一個同步帶驅動單元。該同步帶驅動單元是一個Ω形式的同步帶驅動單元，其包括一條同步帶輪60和與該同步帶輪60配套的同步帶62；其中，該同步帶輪60通過支架固定安裝在該病床20上，該同步帶62纏繞于該同步帶輪60上并安裝于該移動式床板40底面，其兩端分別固定在該移動式床板40的兩端。當該同步帶驅動單元驅動該移動式床板40的時候，一驅動源，如無磁液壓馬達、氣動馬達或者磁屏蔽型馬達等輸出動力至該同步帶輪60使其旋轉，該同步帶輪60的旋轉卷動該同步帶62，由于該同步帶62的兩端是固定在該移動式床板兩端的，因此該同步帶62的卷動帶動該移動式床板40進給移動。當該移動式床板40底部安裝的是滾輪50的時候，該附加病床40的進給移動表現為滾輪50沿著該同步帶62卷動的方向滾動從而帶動該移動式床板40移動；當該移動式床板40底部安裝的是滑軌的時候，該附加病床40的進給移動表現為所述的滑軌在預定的軌道沿著該同步帶62卷動的方向滑動從而帶動該移動式床板40移動。該移動式床板40在大FOV或者全身成像過程中每次移動的距離可以通過所述的動力源中的旋轉編碼器精確地控制，并且移動的距離可以通過驅動源上安裝的旋轉編碼器轉換得到的數據在顯示器上讀出，該顯示器既可以設置在屏蔽室內，也可以設置在屏蔽室外的操作臺上實現遠程操作，當然也可以通過該病床床板22以及該移動式床板40上的刻度或者標記讀出距離。
請參閱圖6，在本發明的另外一個實施例中，所述的驅動單元是一個齒輪齒條驅動單元。該齒輪齒條驅動單元包括一個齒輪70和與該齒輪70相嚙合的齒條72；其中，該齒輪70固定安裝在該病床20上，該齒條72則固定安裝于該移動式床板40底面。當該齒輪齒條驅動單元驅動該移動式床板40的時候，一驅動源，如無磁液壓馬達、氣動馬達或者磁屏蔽型馬達等輸出動力至該齒輪70使其旋轉，該齒輪70帶動與之嚙合的該齒條72運動，由于該齒條72是固定在該移動式床板上的，因此該齒條72的運動帶動該移動式床板40進給移動。當該移動式床板40底部安裝的是滾輪50的時候，該附加病床40的進給移動表現為滾輪50沿著該齒條72運動的方向滾動從而帶動該移動式床板40移動；當該移動式床板40底部安裝的是滑軌的時候，該附加病床40的進給移動表現為所述的滑軌在預定的軌道沿著該齒條72運動的方向滑動從而帶動該移動式床板40移動。該移動式床板40在大FOV或者全身成像過程中每次移動的距離可以通過所述的動力源中的旋轉編碼器精確地控制，并且移動的距離可以通過驅動源上安裝的旋轉編碼器轉換得到的數據在顯示器上讀出，該顯示器既可以設置在屏蔽室內，也可以設置在屏蔽室外的操作臺上實現遠程操作，當然也可以通過該病床床板22以及該移動式床板40上的刻度或者標記讀出距離。
本發明所述的該移動式床板40的驅動單元包括但不限于上述的同步帶驅動單元以及齒輪齒條驅動單元，其他等效的驅動單元，如無磁絲杠機構單元、無磁液壓缸單元以及無磁氣缸單元等同樣可以應用于本發明，作為該移動式床板40的電動驅動單元。
權利要求
1.一種磁共振成像系統的大視野成像裝置，應用于磁共振成像系統中，該磁共振成像系統包括機架、安裝在該機架上的磁體、固定安裝在該磁體中的病床以及設置在該病床上的接收線圈，其特征在于一移動式床板通過支撐機構安裝在該病床上并且在該接收線圈中相對于該病床進給移動。
2.根據權利要求1的磁共振成像系統的大視野成像裝置，其特征在于所述的移動式床板的支撐結構是滾輪。
3.根據權利要求1的磁共振成像系統的大視野成像裝置，其特征在于所述的移動式床板的支撐結構是滑軌。
4.根據權利要求1的磁共振成像系統的大視野成像裝置，其特征在于通過手動方式移動所述的移動式床板。
5.根據權利要求1的磁共振成像系統的大視野成像裝置，其特征在于通過電動方式移動所述的移動式床板。
6.根據權利要求5的磁共振成像系統的大視野成像裝置，其特征在于通過一個驅動單元來驅動所述的移動式床板以實現進給移動。
7.根據權利要求6的磁共振成像系統的大視野成像裝置，其特征在于所述的驅動單元是一個同步帶驅動單元，該同步帶驅動單元包括固定安裝在該病床上的同步帶輪以及纏繞于該同步帶輪上、設置于該移動式床板的底面并且兩端固定于該移動式床板兩端的同步帶。
8.根據權利要求6的磁共振成像系統的大視野成像裝置，其特征在于所述的驅動單元是一個齒輪齒條驅動單元，該齒輪齒條驅動單元包括固定安裝在該病床上的齒輪以及固定安裝在該移動式床板的底面并且與該齒輪相嚙合的齒條。
9.根據權利要求6的磁共振成像系統的大視野成像裝置，其特征在于所述的驅動單元是選自于無磁絲杠機構單元、無磁液壓缸單元以及無磁氣缸單元中的任意一種。
10.根據權利要求6的磁共振成像系統的大視野成像裝置，其特征在于通過一個驅動源驅動所述的驅動單元。
11.根據權利要求10的磁共振成像系統的大視野成像裝置，其特征在于所述的驅動源是選自于無磁液壓馬達、氣動馬達以及磁屏蔽型馬達中的任意一種。
12.根據權利要求10的磁共振成像系統的大視野成像裝置，其特征在于通過所述的驅動源中安裝的旋轉編碼器控制該移動式床板的移動距離。
13.根據權利要求1的磁共振成像系統的大視野成像裝置，其特征在于所述的接收線圈包括底座和上蓋，其中該底座固定安裝或放置在該病床上，該上蓋安裝于該底座上并且可與該底座分離。
14.根據權利要求1的磁共振成像系統的大視野成像裝置，其特征在于所述的接收線圈是體線圈。
15.根據權利要求1的磁共振成像系統的大視野成像裝置，其特征在于所述的接收線圈是肢體線圈。
全文摘要
本發明提出一種磁共振成像系統的大視野成像裝置，該磁共振成像系統包括機架、安裝在該機架上的磁體、位于該磁體中的病床以及安裝于該病床上的接收線圈，其中，一移動式床板通過支撐機構安裝在該病床上并且在該接收線圈中相對于該病床進給移動。應用本發明磁共振成像系統的大視野成像裝置的磁共振系統通過增加設置該移動式床板，可以僅采用單一的接收線圈來實現大視野成像，解決了現有磁共振系統需要根據成像的部位的不同更換不同的接收線圈、更換線圈后需要重新對接收線圈進行配置以及更換線圈后需要對病人重新定位的問題。
文檔編號G01R33/20GK1977766SQ200510105290
公開日2007年6月13日 申請日期2005年11月30日 優先權日2005年11月30日
發明者劉克成, 薛廷強, 裴建華 申請人:西門子(中國)有限公司