CN1802571B - 末梢血管线圈 - Google Patents

Abstract

提供一种开放末梢血管线圈和提供末梢血管成像的方法。末梢血管线圈包括具有多个线圈部件的基体线圈部分和构造为可拆卸地连接于基体线圈部分的多个线圈部分。多个线圈部分的每个包括多个线圈部件。

Description

末梢血管线圈

本发明要求2003年6月30日提交的美国临时申请No.60/483,731的优先权及申请日的权益，且其整体在此作为参照引入。 

技术领域

本发明一般地涉及磁共振成像(MRI)系统，且更加特别地涉及该MRI系统中的射频(RF)线圈。 

背景技术

磁共振成像(MRI)或核磁共振(NMR)成像通常提供了RF波与磁场中核子之间的共振相互作用的空间分辨。具体而言，MRI利用人体内水分子的氢核自旋，该自旋通过磁体的强、均匀、静态磁场极化。该磁场通常称作B₀或主磁场。磁性极化的核自旋在人体内产生磁矩。磁矩在稳态中沿主磁场的方向指向，但若这些磁矩未通过任何激励扰动则不产生有用信息。 

用于MRI数据获取的NMR信号的产生通过利用均匀RF磁场激励磁矩来实现。此RF磁场通常称作B₁场或激发场。B₁场由RF发送线圈在关注的成像区域中产生，RF发送线圈通常用功率放大器由计算机控制RF发射器驱动。在激励期间，核自旋系统吸收磁能，而磁矩在主磁场方向的周围进动。激励后，进动的磁矩将经过自由感应衰减(FID)，释放其吸收的能量并返回稳态。在FID期间，NMR信号通过使用接收RF线圈检测，其设置在人体受激励部位的附近。 

NMR信号为由人体组织的进动磁矩感生出来的接收RF线圈中的次级电压(或电流)。接收RF线圈可以是在接收模式下工作的发送线圈或独立的只接收的RF线圈。NMR线圈用于通过使用额外的脉冲磁梯度场产生MR图像，其由集成在主磁体系统内的梯度线圈产生。梯度场用于空间编码信号及选择性的激励人体的具体部位。在标准MRI系统中通常有三组梯度线圈，其产生与主磁场同方向的磁场，并沿着成像部位线性变化。 

在MRI中，期望激励和接收在成像部位空间均匀，以有更高的图像均匀性。在已知的MRI系统中，最佳的激励场均匀性通常通过使用整体的RF线圈发送来获得。整体发送线圈是系统中最大的RF线圈。然而较大的线圈若其还用于接收则产生出较低的信号噪声比(SNR或S/N)，这主要是因为其到产生成像的信号的组织的距离较远。因为在MRI中非常期望高信号噪声比，已使用专用线圈用于接收从而提高来自关注部位的S/N比。实际上，专门设计或专用的RF线圈具有以下功能性质：高S/N比、良好的均匀性、共振电路的高空载品质因数(Q)、以及高的空载对负载Q因数的比值。另外，线圈应在机械上设计为便于患者把握并舒适，以及在患者与RF电子装置之间提供保护屏障。 

为降低MRI数据获取时间，已知使用更快且更有力的(例如，更大处理功率)的梯度硬件。例如，诸如感应编码(SENSE)的并行成像技术和同时获得空间谐波(SMASH)可通过使用多接收器线圈阵列内在的空间信息提供成像时间的减少。在这些并行成像技术中，多相编码数据从单向编码MR信号并行收集。工作中，使用多接收器线圈系统同时获取K空间数据的多线。阵列系统中的每个部件线圈的特征在于独有的B₁感应函数。每个感应函数包括可以用于空间编码过程的空间信息。因为此信息可以用于减少基于空间编码步骤的梯度的数量，成像速度因而增加。 

在人们受到边缘血管狭窄和阻塞疾病的困扰时，在动脉系统中出现阻碍或血流限制。这可以导致中风或需要做截除。在人们发展成末梢血管疾病时，放射线学者原则上关注从心脏到脚检查患者的动脉系统。 

曾在注射造影剂时使用X射线技术来评价此末梢血管疾病。随着作为诊断工具的MRI发展，使用MR造影剂来进行用于检测或评价末梢血管疾病的类似检查。此技术常称作“增强对比的多站末梢血管MR血管造影术”。术语多站用于以多级或多站移动患者通过系统的孔直到已经收集了来自患者整个长度的图像的过程。 

所得的图像的分辨率开始较差，因为使用大系统体线圈(例如，整体线圈)。因为在小腿和脚中的某些动脉非常小，这些动脉会难以显现。为改善MR图像的分辨率，已经使用了相控阵。特别地，末梢血管(PV)线圈已经用于与水平孔Mill系统连接。然而，线圈阵列未构造为与开放PV系统一起工作。 

在水平系统中，静磁场(B₀)沿一个方向产生，使得其平行于人体，而目 标平躺。在开放系统中，静磁场沿着横穿平躺的人体的方向产生。开放MRI系统允许对大得多的人成像，包括对这些更大的个体进行MRI末梢血管研究。然而，已知的开放MRI系统不允许进行PV检查。另外，尽管可以对PV检查使用整体线圈，由这种检查获得的图像的分辨率通常是无法接受的，由此使得例如无法正确诊断。 

发明内容

在一个典型实施例中，提供一种末梢血管线圈，其包括具有多个线圈部件的基体线圈部分，以及构造为可以拆卸地连接于基体线圈部分的多个线圈部分。多个线圈部分的每一个具有多个线圈部件。 

在另一个典型实施例中，提供一种末梢血管线圈，其包括多个成像站，其由(i)后基体部分、(ii)多个前部分、以及(iii)脚部分形成。多个前部分和脚部分的每一个构造为可拆卸地连接于后基体部分。末梢血管线圈还包括多个线圈部件，其形成该些部分并包括不均匀反转线圈部件、共转两匝螺线圈部件和鞍线圈部件中的至少一个。 

在又一典型实施例中，提供一种用于使用开放磁共振成像系统完成末梢血管成像的方法。该方法包括构造多个成像站，使得多个成像站中的三个包括两个鞍线圈部件和两个螺线圈部件，而多个成像站中之一包括两个鞍线圈部件和一个螺线圈部件。该方法还包括提供连接系统用于可拆卸地连接线圈部分从而形成多个成像站。 

附图说明

图1为根据本发明典型实施例的末梢血管(PV)线圈的透视图； 

图2为示出图1的PV线圈的线圈部件的示意图； 

图3为图1的PV线圈的一站的线圈部件的透视图； 

图4为图3的站的线圈部件中之一的透视图； 

图5为图3的站的线圈部件中的另一个的透视图； 

图6为图3的站的线圈部件中的另一个的透视图； 

图7为图3的站的线圈部件中的另一个的透视图； 

图8为图1的PV线圈的另一站线圈部件的透视图； 

图9为图8的站的一线圈部件的透视图； 

图10为图8的站的另一线圈部件的透视图； 

图11为图8的站的再一线圈部件的透视图； 

图12为图8的站的又一线圈部件的透视图； 

图13为图1的PV线圈的另一站的线圈部件的透视图； 

图14为图13的站的一线圈部件中的透视图； 

图15为图13的站的另一线圈部件的透视图； 

图16为图13的站的再一线圈部件的透视图； 

图17为图13的站的又一线圈部件的透视图； 

图18为图1的PV线圈的另一站的线圈部件的透视图； 

图19为图18的站的一线圈部件的透视图； 

图20为图18的站的另一线圈部件的透视图； 

图21为图18的站的又一线圈部件的透视图； 

图22为根据本发明典型实施例的PV线圈的锁闩的透视图； 

图23为根据本发明典型实施例的PV线圈的线圈部分的底平面图； 

图24为根据本发明典型实施例的PV线圈的连接系统的平面图； 

图25为根据本发明典型实施例的PV线圈的连接系统的透视图； 

图26为根据本发明典型实施例的PV线圈的连接系统的锁闩机构的透视图； 

图27为根据本发明典型实施例的PV线圈的连接系统的锁闩机构的另一透视图； 

图28为根据本发明典型实施例的PV线圈的连接系统的锁闩机构的又一透视图； 

图29为根据本发明典型实施例的PV线圈的连接系统的锁闩部分的透视图； 

图30为根据本发明典型实施例的PV线圈的连接系统的锁部分的透视图； 

图31为根据本发明典型实施例的PV线圈的基部的透视图； 

图32为根据本发明典型实施例的PV线圈的基部侧面的透视图； 

图33为根据本发明典型实施例的PV线圈的连接部分的锁部分的另一透视图； 

图34为根据本发明典型实施例的PV线圈的脚部的透视图； 

图35为根据本发明典型实施例的PV线圈的脚部的另一透视图，并示出其中的连接。 

图35为根据本发明典型实施例的PV线圈的脚部的局部透视图，并示出其中的连接； 

图36为显示其连接的根据本发明典型实施例的PV线圈的脚部的另一局部透视图； 

图37为根据本发明典型实施例的PV线圈的脚部的底部的透视图； 

图38为根据本发明典型实施例的PV线圈的脚部的杆的透视图； 

图39为根据本发明典型实施例的PV线圈的脚部的杆的另一透视图； 

图40为根据本发明典型实施例的PV线圈的基部的把手的透视图； 

图41为根据本发明典型实施例的PV线圈的另一透视图； 

图42为具有额外线圈部件的图1的PV线圈的一站的透视图；以及 

图43为图42的额外线圈部件的透视图。 

具体实施方式

本发明的各个实施例允许使用开放MRI系统进行末梢血管(PV)检查(例如，PV成像)。更加具体而言，本发明各个实施例的线圈排列使用开放MRI系统提供脉管和从躯干延伸至脚区域的软组织的解剖成像。由此，可以结合本发明各个实施例的线圈设置使用SENSE成像获得MR图像。 

通常，如图1所示，本发明的各个实施例提供了PV线圈50，其具有主线圈基体52、第一顶线圈部分54、第二顶线圈部分56、第三顶线圈部分58和脚部60。如此处所更加详细介绍的，顶部52、54和56、以及脚线圈部分60使用例如连接系统(例如锁闩系统)活动地连接于主线圈基体52，从而提供机械连接和电接触插头，从而提供电连接。在一个典型实施例中，主线圈基体52构造为后部，而第一顶线圈部分54、第二顶线圈部分56、第三顶线圈部分58和脚线圈部分60都构造为前部。 

每个部分构造为接收来自PV线圈50中受检查或成像的患者的NMR信号。具体而言，且在一个典型实施例中，第一顶线圈部分54构造为对患者的躯干区域成像，第二顶线圈部分56构造为对患者的骨盆区域成像，第三顶线圈部分58构造为对患者的大腿成像，而脚线圈部分60构造为对患者的小腿和脚成像。在一个实施例中，各个部分构造为独立的可拆卸站， 且更加具体而言，成像或电学站。 

PV线圈50的一个实施例的电构造在图2中示出，其具有四个成像站92、94、96和98。如其中所示，线圈部件62、70和78为不均匀反转线圈(例如，不均匀反转螺线圈)。线圈部件64、72、80和86为共转两匝螺线圈。线圈部件66、74、82和88为顶鞍线圈。线圈部件68、76、84和90为底鞍线圈。在本实施例中，在每个成像站92、94和96都有四个部件(两个鞍线圈和两个螺线圈)，而在成像站98有三个部件(两个鞍线圈和一个螺线圈)。所有的部件封闭在机壳中，例如图1所示的刚性塑料机壳100。应注意，术语顶和前以及底和后在此可以交换使用。 

现在将详细介绍各个站。具体而言，如图3所示，构造用于对躯干区域成像的站92由四个线圈部件形成，更具体而言，线圈部件62、64、66和68。线圈部件62、64、66和68也分别在图4至7中示出。如图8所示，构造用于对骨盆区域成像的站94由四个线圈部件形成，更具体而言，线圈部件70、72、74和76。线圈部件70、72、74和76也分别在图9至12中示出。如图13所示，构造用于对大腿成像的站96由四个线圈部件形成，更具体而言，线圈部件78、80、82和84。线圈部件78、80、82和84也分别在图14至17中示出。如图18所示，构造用于对小腿和脚成像的站98由三个线圈部件形成，更具体而言，线圈部件86、88和90。线圈部件86、88和90也分别在图19至21中示出。 

在本实施例中，如图所示并如此处介绍，这些站的尺寸和构造设计为对患者的具体部分成像。所有的站包括顶和底鞍线圈其构造为提供成像部位中间的成像范围。站92、94和96也包括不均匀反转和两匝螺线圈，从而提供不均匀反转(UCR)螺线管阵列。 

由站92、94、96和98形成的PV线圈50提供可拆部分。具体而言，对于顶线圈部分54、56和58，其也可以称作前部，提供图22和23所示的机械连接系统用于机械式可拆卸地连接顶线圈部分54、56和58到主线圈基体52。如图所示，机械连接系统包括具有延伸部分111的杆110(图26中示出)用于操作各部分底上的锁闩部分112。锁闩部分112可以是例如弹簧连接器。此构造允许单指操作。工作中，杆110锁住和释放锁闩部分112。 

在一个实施例中，连接部件包括多根线缆，例如两根线缆130和132(例如，绳索或细线)，如图24至27所示，其可以根据张力要求独立调整，且 其可以通过机壳100(图1所示)中的通道134设置。机械连接系统还包括多个滑轮，例如四个滑轮136。工作中，拉上杆110就拉上了线缆130或132中之一，如图27中的箭头所示，这样使包括弹簧115地锁闩机构113(如图28所示)轴枢转动并从主线圈基体52的锁闩部分112上释放顶部54、56和58。在释放时顶部54、56和58由于弹簧连接器地原因而弹起。锁闩部分112在图29中更加清楚地示出。 

应注意，每个顶部54、56和58根据期望或需要(例如，基于该部分的尺寸)可以具有不同数量和类型的部件。 

主线圈基体52，如图31和32所示，包括良好的锁部分114(例如，锁闩点)，其凹陷下去且构造为用于连接至顶部54、56和58的锁闩部分112。锁部分114在图30和33中更详细地示出。电连接116和容纳部分118设置在主线圈基体52的下部，且构造为(例如设计尺寸和形状)用于连接至脚线圈60。 

脚线圈部分60，如图34至36所示，包括由容纳部分118容纳的杆部件120，其用于机械引导和连接脚线圈部分52至主线圈基体52。主线圈基体52的中间容纳部分118容纳脚线圈部分60的弹簧连接器122。还设置电连接140(例如，RF连接器)用于经过电连接116电性连接脚线圈部分60至主线圈基体52。 

也可以提供机械辊124从而允许脚线圈部分60在支撑表面(例如，检查台)上运动。脚线圈部分60也可以包括，例如，泡沫垫用来支撑患者。脚线圈部分60还包括锁闩机构142，如图37所示，其作为弹簧连接器122的一部分，提供与中间容纳部分118的锁住操作。例如，如图38和39所示，可以提供手工操作的杆144从而与脚线圈部分60到主线圈基体52机械啮合及脱开(例如，上下移动弹簧连接器)。 

主线圈基体52也可以包括图40所示的把手，用于移动PV线圈50(例如，上下移动检查台)。 

工作中，PV线圈50可用作接收系统，从而使用专用系统整体线圈作为发送器在MRI系统中产生图像。PV线圈50构造作为接收专用线圈，而不在成像部位产生磁场或电场。由此，PV线圈50可以设置在整体发送线圈内，而对应地在整体线圈的激励B₁磁场内。PV线圈50在整体线圈发送时关闭或去共鸣。另外，在一个典型实施例中，为每个两匝线圈部件64、 72、80和86提供八个RF导柱，为每个鞍线圈部件66、68、74、76、82、84、88和90提供五个RF导柱，而为每个不均匀反转线圈部件62、70和78提供十二个RF导柱。这些导柱可以根据期望和需要排列和构造(例如，基于期望的系统工作特性)。工作中，RF导柱可以构造为主动地或被动地开关。例如，被动脱开导柱可包括小信号二极管，其可以在发送期间由二极管上地感应RF电压激励。主动脱开RF导柱可以包括PIN二极管，其可以通过在发送和接收期间在PIN二极管上通过施加DC电压来开关。 

工作中，有源闭塞电路(未示出)可以通过在PIN二极管上地DC偏压来形成和开关。在发送期间，PIN二极管用由MRI系统提供的前偏压DC源而打开而成为短路。无源闭塞电路中的小信号二极管由耦合发射场的导柱中的感应RF电压而打开。在感应RF电压达到约0.5伏特时每个小信号二极管都打开。在PIN二极管或小信号二极管打开时，对应的闭塞电路阻抗变高(例如，2千欧姆以上)。高阻抗部件隔离PV线圈50成为几个独立的电部件。由此，去共鸣PV线圈50防止可能被发送线圈感生的RF电流。若二极管中之一失效，小信号二极管将形成短路且永久地使PV线圈50去共鸣(例如，直到替换或固定二极管)。 

PV线圈50可以经例如RF线缆的中心导体供给开关动力，该RF线缆诸如标准RG同轴型电缆。中心导体为内导体其由绝缘介电材料、连接于接地电路的外罩、外绝缘材料和线缆组件隔离护套包围。电源电压还可以在封闭于机壳100(图1所示)中的PV线圈50的电路中提供。 

由此，如图41所示，本发明的各个实施例提供多站，例如，四站PV线圈50具有活动可连接或可联接地部分。顶或前部分可拆卸地连接于基部。应注意，可以修改PV线圈，例如向线圈部分提供额外的线圈。例如，如图42所示，站92可以包括两个额外的环线圈150，从而提供左右SENSE加速(相对于患者的左右)。两个额外的环线圈150单独在图43中示出。可以提供向站94和96提供类似的额外的环线圈从而允许左右SENSE加速。 

线圈的定位提供了扩展的图像范围和扩展的视场(例如，大于135cm)。另外，可拆卸脚部提供了较大的组合FOV。PV成像以及全体成像可设置PV线圈50。 

PV线圈50允许MRI开放系统上末梢血管的诊断成像，并允许在水平MRI系统上对更大患者尺寸成像(例如，通过去除一个或多个可拆卸部分)。 

站可以使用PIN二极管技术来开关，其可以使用无源、有源二极管开关或自动偏压技术来脱开。在两个方向提供SENSE兼容性，且可以通过增加位于如此处所述的沿x方向的两个额外的环线圈而按3D提供(包括左右方向)SENSE兼容性。 

虽然已经通过各个具体实施例介绍了本发明，本领域技术人员将认识到本发明可以在权利要求的精神和范围内作出修改来实施。 

Claims (17)

1.一种末梢血管线圈，包括：

单个基体线圈部分，具有多个线圈部件；以及

多个线圈部分，每一个线圈部分构造为独立的可拆卸线圈部分以可拆卸地连接于基体线圈部分的顶部，多个线圈部分的每一个具有多个线圈部件，多个线圈部分平行于基体线圈部分延伸并共同确定沿纵轴延伸的腔。

2.根据权利要求1所述的末梢血管线圈，其中多个线圈部分构造为在开放磁共振成像系统中提供末梢血管成像。

3.根据权利要求1所述的末梢血管线圈，其中基体线圈部分和多个线圈部分共同形成多个站。

4.根据权利要求3所述的末梢血管线圈，其中每个站包括两个鞍线圈部件。

5.根据权利要求4所述的末梢血管线圈，其中多个站中的三个包括两个螺线圈部件。

6.根据权利要求5所述的末梢血管线圈，其中螺线圈部件中之一为不均匀反转线圈部件。

7.根据权利要求5所述的末梢血管线圈，其中螺线圈部件中之一为两匝螺线圈部件。

8.根据权利要求5所述的末梢血管线圈，其中多个站中的一个包括一个螺线圈部件。

9.根据权利要求3所述的末梢血管线圈，其中多个站包括四个站，在这四个站中，一个构造用于成像患者的躯干区域、一个用于成像患者的骨盆区域、一个用于成像患者的大腿、而一个用于成像患者的小腿和脚。

10.根据权利要求1所述的末梢血管线圈，其中多个线圈部分包括多个顶线圈部分和脚线圈部分。

11.根据权利要求1所述的末梢血管线圈，其中多个线圈部分构造为沿两个不同方向SENSE成像。

12.根据权利要求1所述的末梢血管线圈，还包括用于可拆卸地连接多个线圈部分至基体线圈部分并构造用于提供单指操作的连接系统。

13.根据权利要求1所述的末梢血管线圈，还包括：

多个不同尺寸的成像站，由(i)所述单个基体线圈部分、(ii)多个前线圈部分、以及(iii)脚线圈部分形成，多个前线圈部分和脚线圈部分的每一个构造为可拆卸地连接于所述单个基体线圈部分以确定成像区域，其中所述单个基体线圈部分是后基体部分；以及

形成基体线圈部分、前线圈部分和脚线圈部分的多个线圈部件包括不均匀反转线圈部件、共转两匝螺线圈部件和鞍线圈部件中的至少一个。

14.根据权利要求13所述的末梢血管线圈，其中该些站的每一个包括至少一个前鞍线圈和至少一个后鞍线圈。

15.根据权利要求13所述的末梢血管线圈，其中多个成像站的至少三个包括在不均匀反转阵列中构造的线圈部件。

16.根据权利要求13所述的末梢血管线圈，其中多个成像站的至少一个包括单螺线圈排列。

17.根据权利要求13所述的末梢血管线圈，还包括用于可拆卸地连接基体线圈部分、前线圈部分和脚线圈部分和构造用于提供单指操作的连接系统。

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