用于自強磁場內(nèi)獲得電子影像的系統(tǒng)及方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]核磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)為醫(yī)療診斷學中的常見工具。MRI掃描儀使用強磁場與無線電波的組合以形成人體或身體部位的影像。通常，主要磁場藉由超導磁體產(chǎn)生，且具有介于I特斯拉至3特斯拉范圍內(nèi)的強度。MRI掃描儀能夠提供人體的部位的高分辨率三維影像，且因此可用于要求空間準確成像(imagery)的有挑戰(zhàn)性的放射學應用。MRI影像是藉由掃描關注區(qū)同時藉由射頻脈沖探測此區(qū)中的氫原子來產(chǎn)生。多數(shù)程序花費20到90分鐘之間的時間來完成。
[0002]頻繁地，由于病患在掃描期間移動，MRI影像的質(zhì)量受到限制，或甚至受到損害。盡管夾具被用以保持病患盡可能地靜止，但實際上不可能完全避免移動。舉例而言，呼吸本身就會在由高分辨率MRI掃描儀產(chǎn)生的影像中引起可察覺的移動。此情形防礙醫(yī)學界利用MRI系統(tǒng)的完整能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在實施例中，一種用于自強磁場內(nèi)獲得電子影像的系統(tǒng)包含(a)攝影機，其具有用于產(chǎn)生表示所述電子影像的第一影像電信號的電子影像傳感器，及用于將所述第一影像電信號轉(zhuǎn)換成光學信號的電至光轉(zhuǎn)換器，(b)光至電轉(zhuǎn)換器，其用于將所述光學信號轉(zhuǎn)換成表示所述電子影像的第二影像電信號，以及(C)光纖，其用于將所述光學信號自所述攝影機傳達至所述光至電轉(zhuǎn)換器。
[0004]在實施例中，一種用于在強磁場內(nèi)捕捉電子影像的系統(tǒng)包含:用于捕捉電子影像并產(chǎn)生表示所述電子影像的影像電信號的電子影像傳感器，用于將影像電信號轉(zhuǎn)換成光學信號的電至光轉(zhuǎn)換器，以及用于將光學信號耦合至光纖的光纖插座。
[0005]在實施例中，一種用于自強磁場內(nèi)獲得電子影像的方法包含:使用安置于強磁場內(nèi)的電子攝影機捕捉電子影像，在電子攝影機內(nèi)將電子影像轉(zhuǎn)換成光學信號，經(jīng)由光纖將光學信號傳輸至強磁場外部的位置，在外部位置處將光學信號轉(zhuǎn)換成表示電子影像的影像電信號。
【附圖說明】
[0006]圖1說明根據(jù)實施例的用于使用經(jīng)由光纖的光學通信自強磁場內(nèi)獲得電子影像的系統(tǒng)。
[0007]圖2說明根據(jù)實施例的用于使用經(jīng)由光纖的光學通信自強磁場內(nèi)獲得電子影像的方法。
[0008]圖3說明根據(jù)實施例的用于在強磁場內(nèi)捕捉電子影像并將電子影像轉(zhuǎn)換成光學信號的電子攝影機。
[0009]圖4說明根據(jù)實施例的用于在強磁場內(nèi)捕捉電子影像并將電子影像轉(zhuǎn)換成光學信號的電磁屏蔽電子攝影機。
[0010]圖5說明根據(jù)實施例的用于在強磁場內(nèi)捕捉電子影像并將電子影像轉(zhuǎn)換成光學信號的電子攝影機。
[0011]圖6說明根據(jù)實施例的用于將影像電信號轉(zhuǎn)換成光學信號的方法。
[0012]圖7說明根據(jù)實施例的用于使用經(jīng)由光纖的光學通信自強磁場內(nèi)獲得電子影像的系統(tǒng)。
[0013]圖8說明根據(jù)實施例的用于使用經(jīng)由光纖的光學通信自強磁場內(nèi)獲得電子影像的系統(tǒng)，其中系統(tǒng)更包含與捕捉電子影像的電子攝影機的電通信路徑。
[0014]圖9說明根據(jù)實施例的用于使用經(jīng)由光纖的光學通信自強磁場內(nèi)獲得電子影像且進一步將電信號傳達至捕捉電子影像的電子攝影機的方法。
[0015]圖10說明根據(jù)實施例的用于使用經(jīng)由兩個光纖的光學通信自強磁場內(nèi)獲得電子影像的系統(tǒng)，一個光纖用于將信號傳出強磁場，且另一光纖用于傳輸光學信號至強磁場中。
[0016]圖11說明根據(jù)實施例的用于使用經(jīng)由光纖的光學通信自強磁場內(nèi)獲得電子影像且進一步經(jīng)由額外光纖將信號以光學方式傳達至捕捉電子影像的電子攝影機的方法。
【具體實施方式】
[0017]本文中所揭露為用于自強磁場內(nèi)獲得電子影像的系統(tǒng)及方法。此等系統(tǒng)及方法可用以在人體或身體部位經(jīng)受MRI掃描的同時獲得人體或身體部位的光學影像。在此使用情境下，電子攝影機位于MRI掃描儀內(nèi)部，在受檢查的人體部位占據(jù)的隧道中。電子攝影機捕捉人體部位的影像。影像顯露人體部位的移動。藉由在MRI掃描期間捕捉此等影像，有可能藉由使MRI數(shù)據(jù)的時序與藉由電子攝影機捕捉的影像的時序相關來校正MRI影像的移動。進一步有可能在MRI掃描期間修改MRI掃描參數(shù)以考慮到如藉由電子攝影機捕捉的病患移動。此情形減小病患移動對MRI影像的質(zhì)量的影響。
[0018]為了使電子攝影機在強磁場內(nèi)起作用，必須至少部分屏蔽電子攝影機以免受到強磁場影響。在無屏蔽情況下，電子攝影機的電子電路將很可能不正確地起作用。在MRI掃描儀的狀況下，藉由電子攝影機產(chǎn)生的電信號可干擾由MRI掃描儀發(fā)射并偵測的射頻脈沖。因此，高質(zhì)量MRI影像可需要將電子攝影機的電信號限制至電子攝影機的局部區(qū)。保護電子攝影機不受強磁場影響的相同屏蔽件可提供此屏蔽，并充當一般電磁屏蔽件。然而，自MRI掃描儀內(nèi)擷取電子影像需要將信號自電子攝影機傳達至MRI掃描儀外部的位置。目前揭露的系統(tǒng)及方法利用由電子攝影機捕捉的電子影像至光學信號的轉(zhuǎn)換。光學信號被從電子攝影機傳達至任何所要位置，而不影響MRI掃描且不受強磁場影響。同樣，信號可經(jīng)由光纖作為光學信號傳達至電子攝影機。
[0019]圖1說明用于自強磁場內(nèi)獲得電子影像的一個例示性系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包含位于強磁場150的區(qū)內(nèi)的電子攝影機110。電子攝影機110包含用于捕捉電子影像的電子影像傳感器120、用于將電子影像轉(zhuǎn)換成光學信號的電至光轉(zhuǎn)換器130，及用于至少部分保護電子攝影機110的電子組件及電信號不受強磁場150影響的屏蔽件140。系統(tǒng)100更包含用于將光學信號傳達至控制/處理單元180的光纖160，所述控制/處理單元180位于強磁場150外部?？刂铺幚韱卧?80包含用于將自光纖160接收的光學信號轉(zhuǎn)換成表示由電子影像傳感器120捕捉的電子影像的電信號的光至電轉(zhuǎn)換器170。控制/處理單元180可進一步處理由光至電轉(zhuǎn)換器170產(chǎn)生的電信號。
[0020]在某些實施例中，系統(tǒng)100包含用于產(chǎn)生強磁場150的磁場源155。在一個實施例中，磁場源155包含一或多個永久磁體。在另一實施例中，磁場源155包含例如適配于包圍強磁場155的區(qū)的至少一部分的線圈中的一或多個電流攜載導線。電流攜載導線可為超導導線。在又一實施例中，磁場源155包含永久磁體與電流攜載導線的組合。磁場源155可并入于MRI掃描儀中。
[0021]在本發(fā)明中，強磁場150為足夠強以擾亂電信號及/或影響電子電路的功能的任何磁場。強磁場150具有在例如0.1特斯拉至20特斯拉范圍內(nèi)的強度。強磁場150可為恒定磁場、交變磁場，或其組合。屏蔽件140至少部分保護電子攝影機110的電信號及電子電路不受強磁場150影響。在無此保護情況下，電子攝影機110內(nèi)的電信號潛在地將由于強磁場150而顯著地失真。強磁場150并不影響由電至光轉(zhuǎn)換器130產(chǎn)生的光學信號。此情形允許實現(xiàn)由電子影像傳感器120捕捉的電子影像經(jīng)由透過光纖的光學信號傳輸而無失真?zhèn)鬏斨翉姶艌?50外部的位置。
[0022]屏蔽件140可如上文所論述實施為電子攝影機110的部分，或與電子攝影機110分離。舉例而言，屏蔽件140可為單獨模塊，其經(jīng)適配使得電子攝影機110的未經(jīng)屏蔽實施例可安裝于其中。替代地，屏蔽件140可實施為產(chǎn)生強磁場150的器件的部分，且經(jīng)適配用于將電子攝影機110的未屏蔽實施例安裝于其中。
[0023]屏蔽件140藉由減小或消除電子攝影機110的局部區(qū)中的強磁場150來至少部分屏蔽電子攝影機110的電子組件及電信號不受強磁場150影響。屏蔽件140將局部磁場減小至對于電子攝影機110的正確起作用可接受的位準。屏蔽件140可進一步經(jīng)適配以防止由電子攝影機110產(chǎn)生的電信號離開電子攝影機110，或至少使由電子攝影機110產(chǎn)生的電信號衰減。在一個實施例中，屏蔽件140為包含高磁導率材料的殼體。實例包括(但不限于)高磁導率金屬合金，諸如镲鐵高導磁合金(mu-metal)及坡莫合金(Permalloy)。在另一實施例中，屏蔽件140為包含奈米晶體顆粒結(jié)構(gòu)鐵磁性金屬涂層或超導材料的殼體?；诎鼑娮訑z影機110的屏蔽件140的實施例被適配為局部殼體，使得電子攝影機與經(jīng)成像場景光學連通，且使得可自電子攝影機110傳輸光學信號。殼體可經(jīng)進一步調(diào)適以允許穿過屏蔽件140至電子攝影機110的其他連接，例如，供電連接或?qū)τ陔娮訑z影機110的操作所需的其他連接。
[0024]在實施例中，控制/處理單元180自藉由光至電轉(zhuǎn)換器170產(chǎn)生的電信號產(chǎn)生電子影像，且將此影像顯示于包含于控制/處理單元180中的顯示器上。在另一實施例中，控制/處理單元180處理電信號來分析電信號的態(tài)樣。舉例而言，控制/處理單元180分析電信號或自電信號產(chǎn)生的電子影像以產(chǎn)生數(shù)據(jù)，諸如影像對比度、亮度、對象偵測/辨識，或與電子影像相關聯(lián)的其他所要數(shù)據(jù)輸出。
[0025]電子影像傳感器120可為能夠產(chǎn)生電子影像的任何類型影像傳感器。在一個實施例中，電子影像傳感