相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2014年9月10日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?4/482,635的優(yōu)先權(quán)，其通過引用完整地結(jié)合在本文中。

本文所公開的主題涉及磁共振成像(mri)，以及更具體來說涉及用于對(duì)插管的患者進(jìn)行成像的梯度線圈。

背景技術(shù)：

一般來說，使患者經(jīng)受mri掃描的優(yōu)選位置是在磁膛中居中。但是，這在患者，例如新生兒或嬰兒被插管時(shí)可能是有挑戰(zhàn)性的。當(dāng)前，在對(duì)插管的新生兒患者進(jìn)行成像時(shí)，患者必須定位在磁膛的等中心（iso-center）下面，以便容納插管設(shè)備，例如管道。因此，膛直徑的大約三分之一沒有被利用來成像。這引起較低圖像質(zhì)量，并且不允許臨床醫(yī)生利用全成像視場(chǎng)。這需要具有大于期望直徑的磁膛，并且引起更昂貴的mri系統(tǒng)。

因此，期望對(duì)連接到新生兒患者的插管設(shè)備進(jìn)行容納的梯度線圈以增加圖像質(zhì)量并且減少成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本文解決上面提到的缺陷、缺點(diǎn)和問題，其將通過閱讀和理解以下說明書而理解。

在實(shí)施例中，用于磁共振成像(mri)系統(tǒng)的梯度線圈設(shè)備包括圓柱梯度線圈組合件，其具有沿軸的長(zhǎng)度并且包括x梯度線圈、y梯度線圈和z梯度線圈。梯度線圈組合件還包括插管通道，其中插管通道從軸并且沿長(zhǎng)度的至少一部分徑向延伸。

在另一個(gè)實(shí)施例中，用于磁共振成像(mri)系統(tǒng)的梯度線圈設(shè)備包括梯度線圈組合件，其具有沿軸的長(zhǎng)度并且包括x梯度線圈、y梯度線圈和z梯度線圈，其中對(duì)于長(zhǎng)度的至少一部分，梯度線圈組合件具有與軸垂直的c形截面。

在另一個(gè)實(shí)施例中，mri系統(tǒng)包括：磁體，配置成建立磁場(chǎng)；患者定位區(qū)域；以及梯度線圈組合件，其與患者定位區(qū)域相鄰，梯度線圈組合件具有插管通道。

在另一個(gè)實(shí)施例中，用于mri系統(tǒng)的梯度線圈設(shè)備包括梯度線圈組合件，其沿軸是圓柱的，并且具有沿軸的長(zhǎng)度，梯度線圈組合件包括x梯度線圈、y梯度線圈和z梯度線圈。梯度線圈組合件具有與軸垂直的截面，包括連續(xù)外圓周和不連續(xù)內(nèi)圓周，梯度線圈組合件具有在內(nèi)圓周的不連續(xù)部分與連續(xù)外圓周之間所定義的插管通道。

從附圖及其詳細(xì)描述中，將使本發(fā)明的各種其他特征、目的和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見。

附圖說明

圖1是按照本公開的實(shí)施例的示范磁共振成像(mri)系統(tǒng)的示意框圖；

圖2是按照本公開的第一實(shí)施例的梯度線圈組合件的透視圖；

圖3是按照本公開的第二實(shí)施例的梯度線圈組合件的透視圖；

圖4是按照本公開的第一實(shí)施例的梯度線圈組合件的頂視圖；

圖5是按照本公開的第二實(shí)施例的梯度線圈組合件的頂視圖；

圖6是按照本公開的實(shí)施例的梯度線圈組合件的截面圖；

圖7是按照本公開的另一個(gè)實(shí)施例的梯度線圈組合件的截面圖；

圖8是按照本公開的又一個(gè)實(shí)施例的梯度線圈組合件的截面圖；以及

圖9是按照本公開的另一個(gè)實(shí)施例的梯度線圈組合件的截面圖。

具體實(shí)施方式

在以下詳細(xì)描述中，對(duì)形成其組成部分的附圖進(jìn)行參考，并且附圖中通過說明示出可實(shí)施的特定實(shí)施例。充分詳細(xì)地描述這些實(shí)施例，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤?shí)施例，并且要理解，可利用其他實(shí)施例，并且可進(jìn)行邏輯、機(jī)械、電氣和其他變更，而沒有背離實(shí)施例的范圍。因此，以下詳細(xì)描述不是要被理解為限制本發(fā)明的范圍。

圖1是按照實(shí)施例的示范磁共振成像(mri)系統(tǒng)的示意框圖。mri系統(tǒng)10的操作從操作員控制臺(tái)12來控制，操作員控制臺(tái)12包括鍵盤或其他輸入裝置13、控制面板14和顯示器16。控制臺(tái)12通過鏈路18與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20進(jìn)行通信，并且提供接口供操作員規(guī)定（prescribe）mri掃描、顯示得到的圖像、對(duì)圖像執(zhí)行圖像處理并且將數(shù)據(jù)和圖像存檔。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20包括多個(gè)模塊，所述多個(gè)模塊通過電氣和/或數(shù)據(jù)連接(例如諸如通過使用底板20a提供的)相互通信。數(shù)據(jù)連接可以是直接有線鏈路，或者可以是光纖連接或無線通信鏈路等。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20的模塊包括圖像處理器模塊22、cpu模塊24和存儲(chǔ)器模塊26（其可包括用于存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)陣列的幀緩沖器）。在備選實(shí)施例中，圖像處理器模塊22可由cpu模塊24上的圖像處理功能性來取代。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20鏈接到存檔媒體裝置、永久或后備存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置或網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20還可通過鏈路34與獨(dú)立系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)32進(jìn)行通信。輸入裝置13能夠包括鼠標(biāo)、操縱桿、鍵盤、跟蹤球、觸摸激活屏幕、光棒、語(yǔ)音控制或者任何相似或等效輸入裝置，并且可用于交互式幾何規(guī)定。

系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)32包括經(jīng)由電氣和/或數(shù)據(jù)連接32a相互通信的模塊集合。數(shù)據(jù)連接32a可以是直接有線鏈路，或者可以是光纖連接或無線通信鏈路等。在備選實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20和系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)32的模塊可在相同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)32的模塊包括cpu模塊36以及脈沖發(fā)生器模塊38，其通過通信鏈路40連接到操作員控制臺(tái)12。脈沖發(fā)生器模塊38備選地可集成到掃描儀設(shè)備(例如共振組合件52)中。正是通過鏈路40，系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)32從操作員接收指示將要執(zhí)行的掃描序列的命令。脈沖發(fā)生器模塊38操作系統(tǒng)組件，所述系統(tǒng)組件通過發(fā)送描述要產(chǎn)生的脈沖序列和rf脈沖的定時(shí)、強(qiáng)度和形狀以及數(shù)據(jù)獲取窗口的定時(shí)和長(zhǎng)度的指令、命令和/或請(qǐng)求來放出（playout）(即，執(zhí)行)期望脈沖序列。脈沖發(fā)生器模塊38連接到梯度放大器系統(tǒng)42，并且產(chǎn)生稱作梯度波形的數(shù)據(jù)，其控制掃描期間要使用的梯度脈沖的定時(shí)和形狀。脈沖發(fā)生器模塊38還可從生理獲取控制器44接收患者數(shù)據(jù)，生理獲取控制器44接收來自連接到患者的多個(gè)不同傳感器的信號(hào)，例如來自附連到患者的電極的ecg信號(hào)。脈沖發(fā)生器模塊38連接到掃描室接口電路46，其從與磁體系統(tǒng)和患者的條件關(guān)聯(lián)的各種傳感器來接收信號(hào)。還正是通過掃描室接口電路46，患者定位系統(tǒng)48接收將患者臺(tái)架移動(dòng)到期望位置供掃描的命令。

由脈沖發(fā)生器模塊38所產(chǎn)生的梯度波形施加到梯度放大器系統(tǒng)42，其由gx、gy和gz放大器所組成。各梯度放大器激發(fā)梯度線圈組合件(一般表示為50)中的對(duì)應(yīng)物理梯度線圈，以產(chǎn)生用于對(duì)所獲取信號(hào)進(jìn)行空間編碼的磁場(chǎng)梯度脈沖。梯度線圈組合件50形成諧振組合件52的部分，其包括具有超導(dǎo)主線圈54的極化超導(dǎo)磁體。共振組合件52可包括全身rf線圈56、表面或平行成像線圈76或者兩者。rf線圈組合件的線圈56、76可配置用于傳送和接收或者用于僅傳送或者僅接收?；颊呋虺上袷軝z者70可定位在共振組合件52的圓柱患者成像體積72內(nèi)。系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)32中的收發(fā)器模塊58產(chǎn)生脈沖，所述脈沖由rf放大器60來放大，并且由傳送/接收開關(guān)62來耦合到rf線圈56、76。由患者體內(nèi)的所激發(fā)核子所發(fā)射的引起的信號(hào)可由相同rf線圈56來感測(cè)，并且通過傳送/接收開關(guān)62來耦合到前置放大器64。備選地，由所激發(fā)核子所發(fā)射的信號(hào)可由獨(dú)立接收線圈（例如平行線圈或表面線圈76）來感測(cè)。經(jīng)放大的mr信號(hào)在收發(fā)器58的接收器段中解調(diào)、濾波和數(shù)字化。傳送/接收開關(guān)62通過來自脈沖發(fā)生器模塊38的信號(hào)來控制，以在傳送模式期間將rf放大器60電氣連接到rf線圈56，并且在接收模式期間將前置放大器64連接到rf線圈56。傳送/接收開關(guān)62還能夠使獨(dú)立rf線圈(例如平行或表面線圈76)能夠用于傳送或者接收模式中。

由rf線圈56或者平行或表面線圈76所感測(cè)的mr信號(hào)由收發(fā)器模塊58數(shù)字化，并且傳遞給系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)32中的存儲(chǔ)器模塊66。通常，與mr信號(hào)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)的幀暫時(shí)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器模塊66中，直到隨后對(duì)它們進(jìn)行變換以創(chuàng)建圖像。陣列處理器68使用已知變換方法（最常見的是傅立葉變換）從mr信號(hào)來創(chuàng)建圖像。這些圖像通過鏈路34來傳遞給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20，其中將它存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。響應(yīng)從操作員控制臺(tái)12所接收的命令，這個(gè)圖像數(shù)據(jù)可在長(zhǎng)期存儲(chǔ)裝置中存檔，或者它可由圖像處理器22進(jìn)一步處理，以及輸送給操作員控制臺(tái)12并且在顯示器16上呈現(xiàn)。

參照?qǐng)D2，示出按照本公開的實(shí)施例的梯度線圈組合件50的透視圖。梯度線圈組合件50形狀基本為圓柱的（通過長(zhǎng)度l和外半徑ro來定義）。軸a-a’延伸通過梯度線圈組合件50的等中心151。

梯度線圈組合件50包括多個(gè)梯度線圈152。外半徑ro從等中心151延伸到多個(gè)梯度線圈152的外側(cè)。內(nèi)半徑ri從等中心151延伸到多個(gè)梯度線圈152的內(nèi)側(cè)。在這個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)半徑ri小于外半徑ro。

梯度線圈組合件50包括空心膛160?？招奶?60可配置成包括患者定位區(qū)域，其能夠容納患者臺(tái)架和患者。在下文中患者將描述為新生兒或嬰兒。但是應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，在本公開的范圍之內(nèi)可設(shè)想其他年齡和/或大小的患者人口統(tǒng)計(jì)?？招奶?60沿軸a-a’延伸，并且由內(nèi)半徑ri來限定（bound）。

梯度線圈組合件50可包括插管通道170。插管通道170配置成容納與患者關(guān)聯(lián)的插管和/或通風(fēng)設(shè)備(未示出)。插管設(shè)備可包括但不限于管道。

如圖2和圖3中所描繪的，插管通道170是在ri與ro之間限定并且對(duì)梯度線圈組合件50的長(zhǎng)度c延伸的交叉影線（cross-hatched）體積。在圖4和圖5中，按照兩個(gè)實(shí)施例示出梯度線圈組合件50的頂視圖。也在這些附圖中，插管通道170通過交叉影線描繪。

在圖2和圖4中所示的實(shí)施例中，插管通道170基本上沿梯度線圈組合件50的整個(gè)長(zhǎng)度l延伸。在這個(gè)實(shí)施例中，插管通道170的長(zhǎng)度c基本上等于梯度線圈組合件50的長(zhǎng)度l。但是應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，可設(shè)想插管通道170的各種長(zhǎng)度c。例如，如圖3和圖5中所描繪的，插管通道170可對(duì)梯度線圈組合件50的長(zhǎng)度l的一部分延伸。在這個(gè)實(shí)施例中，插管通道170的長(zhǎng)度c小于梯度線圈組合件50的長(zhǎng)度l。

參照?qǐng)D6，按照實(shí)施例示出與軸a-a’垂直的梯度線圈組合件50的截面圖。梯度線圈組合件50包括多個(gè)梯度線圈152。多個(gè)梯度線圈152可包括x梯度線圈180、y梯度線圈190和z梯度線圈200。x梯度線圈180可包括內(nèi)主層182和外屏蔽層184。y梯度線圈190可包括內(nèi)主層192和外屏蔽層194。z梯度線圈200可包括內(nèi)主層202和外屏蔽層204。多個(gè)梯度線圈152包括與內(nèi)半徑ri相關(guān)的內(nèi)圓周以及與ro相關(guān)的外圓周。

在所描繪的實(shí)施例中，梯度線圈組合件50包括插管通道170。插管通道170是在內(nèi)半徑ri與外半徑ro之間限定的徑向延伸通過x梯度線圈180、y梯度線圈190和z梯度線圈200的區(qū)域。在這個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)梯度線圈152的內(nèi)圓周和外圓周是不連續(xù)的，并且梯度線圈組合件50的截面是基本上c形的。

參照?qǐng)D7，按照另一個(gè)實(shí)施例示出梯度線圈組合件50的截面圖。與圖6中所描繪的實(shí)施例相似，多個(gè)梯度線圈152包括x梯度線圈180、y梯度線圈190和z梯度線圈200。x梯度線圈180可包括內(nèi)主層182和外屏蔽層184。y梯度線圈190可包括內(nèi)主層192和外屏蔽層194。梯度線圈組合件50包括插管通道170。在這個(gè)實(shí)施例中，插管通道170徑向延伸通過x梯度線圈180和y梯度線圈組合件，但是沒有延伸通過z梯度線圈200。因此，多個(gè)梯度線圈152的內(nèi)圓周是不連續(xù)的，而多個(gè)梯度線圈152的外圓周是連續(xù)的。外圓周的連續(xù)性配置成增強(qiáng)梯度線圈組合件50的總體結(jié)構(gòu)，并且進(jìn)一步改進(jìn)圖像質(zhì)量。

參照?qǐng)D8，按照又一個(gè)實(shí)施例示出梯度線圈組合件50的截面圖。多個(gè)梯度線圈152包括x梯度線圈180、y梯度線圈190和z梯度線圈200。x梯度線圈180可包括內(nèi)主層182和外屏蔽層184。y梯度線圈190可包括內(nèi)主層192和外屏蔽層194。z梯度線圈200可包括內(nèi)主層202和外屏蔽層204。如圖8中所描繪的實(shí)施例所示的，插管通道170徑向延伸通過主層182、192、202，但是沒有延伸通過屏蔽層184、194、204。在這個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)梯度線圈152的內(nèi)圓周是不連續(xù)的，而多個(gè)梯度線圈152的其他圓周是連續(xù)的。外圓周的連續(xù)性配置成增強(qiáng)梯度線圈組合件50的總體結(jié)構(gòu)，并且進(jìn)一步改進(jìn)圖像質(zhì)量。

參照?qǐng)D9，按照另一個(gè)實(shí)施例示出梯度線圈組合件50的截面圖。多個(gè)梯度線圈152包括x梯度線圈180、y梯度線圈190和z梯度線圈200。x梯度線圈180包括內(nèi)主層182和外屏蔽層184。y梯度線圈190包括內(nèi)主層192和外屏蔽層194。z梯度線圈200包括內(nèi)主層202和外屏蔽層204。梯度線圈組合件50還可包括分隔層210。分隔層210可包括冷卻材料、填隙（shimming）材料或者其組合。如圖9中所描繪的實(shí)施例所示的，插管通道170徑向延伸通過主層182、192和202、分隔層210以及屏蔽層184和194，但是插管沒有延伸通過屏蔽層204。屏蔽層204的連續(xù)性配置成增強(qiáng)梯度線圈組合件50的總體結(jié)構(gòu)，并且進(jìn)一步改進(jìn)圖像質(zhì)量。

應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，在本公開的范圍之內(nèi)可設(shè)想插管通道170的各種其他實(shí)施例。例如，插管通道沿長(zhǎng)度c可以不是均勻大小和/或成形的。

還應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，梯度線圈組合件50的插管通道170可按照各種方式來形成。例如，梯度線圈180、190和200可包括與本領(lǐng)域已知的平坦梯度線圈相似的指紋圖案，以及可通過圍繞軸a-a’彎曲梯度線圈180、190、200，但是不在c形截面中接合梯度線圈180、190、200的至少一個(gè)的末端，來形成插管通道170。在另一個(gè)示例中，可通過將x梯度線圈180和y梯度線圈190從其原始軸旋轉(zhuǎn)，來形成插管通道170。在又一個(gè)示例中，傳統(tǒng)指紋圖案能夠一分為二，從而在圖案中間創(chuàng)建間隙。這引起具有三個(gè)或四個(gè)指紋圖案，而不是如同傳統(tǒng)梯度線圈指紋圖案設(shè)計(jì)中的兩個(gè)。

包括插管通道170的梯度線圈組合件50對(duì)臨床醫(yī)生和患者提供許多益處。插管通道170通過允許用于插管設(shè)備的更大空間來為用戶提供用于在膛160中定位新生兒患者的更簡(jiǎn)易通路(access)。插管通道170還通過減少潛在co2積聚，來增加患者安全性，因?yàn)椴骞芡ǖ?70允許通過膛160的增加的空氣流動(dòng)，并且提供co2離開膛160的路徑。在插管通道170而不是膛160中容納插管設(shè)備允許ri和膛尺寸降低也多達(dá)5cm（在磁體尺寸方面）。較小磁體引起增加的圖像質(zhì)量、徑向和軸向方向的降低雜散場(chǎng)和降低的系統(tǒng)成本。

本書面描述使用包括最佳模式的示例來公開本發(fā)明，并且還使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的專利范圍由權(quán)利要求來定義，并且可包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員想到的其他示例。如果這類其他示例具有與權(quán)利要求的文字語(yǔ)言完全相同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括具有與權(quán)利要求的文字語(yǔ)言的非實(shí)質(zhì)差異的等效結(jié)構(gòu)元件，則預(yù)計(jì)它們?cè)跈?quán)利要求的范圍之內(nèi)。