專利名稱：用于mr成像掃描儀環(huán)境中電磁噪聲檢測(cè)的系統(tǒng)和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及磁共振成像(MRI)系統(tǒng)，尤其涉及用于檢測(cè)MRI 掃描儀環(huán)境中的電磁噪聲的系統(tǒng)和裝置。
背景技術(shù)：
磁共振成像(MRI)是一種醫(yī)學(xué)成像手段，其不使用x射線或其它 電離輻射即可產(chǎn)生人體內(nèi)部的圖像。MRI使用大功率磁體來產(chǎn)生強(qiáng)大而 均勻的靜態(tài)磁場(chǎng)(即主磁場(chǎng))。當(dāng)人體或人體的局部置于主磁場(chǎng)中時(shí)， 與組織水中的氬核(hydrogen nuclei)相關(guān)的核自旋被極化。這意味 著與這些自旋相關(guān)的磁矩優(yōu)選地沿著主f茲場(chǎng)的方向排列，從而導(dǎo)致沿著 那個(gè)軸(通常為"z軸")有小的凈組織磁化。MRI系統(tǒng)還包括被稱作 梯度線圈的元件，當(dāng)梯度線圏中施加有電流時(shí)，它們會(huì)產(chǎn)生較小幅度的 空間變化磁場(chǎng)。通常，梯度線圏被設(shè)計(jì)成產(chǎn)生沿z軸排列的磁場(chǎng)分量， 且它的幅度隨著沿x、 y或z軸中一個(gè)軸的位置而線性變化。梯度線圏 的作用是在磁場(chǎng)強(qiáng)度上產(chǎn)生小的斜坡(ramp),并伴隨著在沿一個(gè)軸的核自旋的共振頻率上也產(chǎn)生小的斜坡。具有正交軸的三個(gè)梯度線圈通過 在體內(nèi)的每個(gè)位置產(chǎn)生標(biāo)記(signature)共振頻率，用于"空間編碼" 所述MR信號(hào)。射頻(RF)線圈用于產(chǎn)生位于所述氫核的共振頻率處或 在所述氫核的共振頻率附近的RF能量脈沖。所述RF線圈以可控的方式 用于向所述核自旋系統(tǒng)增加能量。當(dāng)核自旋隨后馳豫(relax)回到它們 的剩余能量狀態(tài)時(shí)，它們以RF信號(hào)的形式釋放能量。該RF信號(hào)纟皮MRI 系統(tǒng)(例如通過RF線圈)探測(cè)，并通過應(yīng)用計(jì)算機(jī)及已知的重建算法 被轉(zhuǎn)換成圖像。在MRI掃描期間，掃描室內(nèi)可能會(huì)產(chǎn)生電磁噪聲或尖峰噪聲(spike noise)。在掃描室中尖峰噪聲可能有多種來源，如，例如，靜電放電 (ESD) 、 MRI系統(tǒng)中梯度線圈的導(dǎo)體間的電壓擊穿、金屬對(duì)金屬(metal onmetal)振動(dòng)或接觸、電連接間斷開或改變接觸等等。MRI系統(tǒng)中的接 收線圈(例如RF線圈)對(duì)于病人產(chǎn)生的RF信號(hào)以及象尖峰噪聲等的不 希望的RF能量比較敏感。接收線圈所檢測(cè)到的掃描室中的尖峰噪聲可導(dǎo)致圖像中出現(xiàn)"白像素"(white pixel )偽影(artifact)或?qū)Τ上?硬件造成可能的破壞。"白像素，，是k空間的一種效應(yīng)，其可在重建MR 圖像中產(chǎn)生偽影，使得圖像是不理想并難以理解。此外，在MRI掃描期 間，掃描室中產(chǎn)生的尖峰噪聲可引起接收路徑中產(chǎn)生過電壓狀況(例如 接收線圈、前置放大器以及其它相關(guān)設(shè)備)，其可對(duì)成像硬件造成危害。 已經(jīng)開發(fā)了多種方法和系統(tǒng)用于檢測(cè)和校正掃描室中的尖峰噪聲。 這些系統(tǒng)利用位于掃描室內(nèi)部的天線用于檢測(cè)源于掃描室內(nèi)部的尖峰 噪聲。通常，所述天線(或噪聲檢測(cè)器)為單個(gè)回路(1-Loop)天線。然 而，單個(gè)回路天線的操作取決于方向。然而，由于尖峰噪聲的方向通常 比較隨機(jī)，因此單個(gè)回路天線可能檢測(cè)不到位于掃描室環(huán)境中的所有尖 峰噪聲。因此，比較理想的是提供一種用于檢測(cè)MRI掃描環(huán)境中的電磁 噪聲(例如尖峰噪聲)系統(tǒng)和裝置，其較少依賴于方向，并且在檢測(cè)所 有的電》茲噪聲時(shí)比較高效。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)一實(shí)施例，位于磁共振成像(MRI)掃描儀環(huán)境中的用于檢測(cè) 電磁噪聲的系統(tǒng)包括被配置用于檢測(cè)電磁噪聲的天線，該天線包括第一 導(dǎo)電回路和與該第一導(dǎo)電回路垂直定位的第二導(dǎo)電回路。該系統(tǒng)進(jìn)一步 包括噪聲校正系統(tǒng)，其耦合至天線并被配置用于接收來自天線的噪聲信號(hào)。根據(jù)另一實(shí)施例，磁共振成像(MRI)系統(tǒng)包括磁共振成像組件， 其^皮配置用于獲取對(duì)象的關(guān)注區(qū)域(region of interest)的一組》茲共 振(MR)數(shù)據(jù)，以及天線，其耦合至磁共振成像組件并被配置用于檢測(cè) 電i茲噪聲。所述天線包括第一導(dǎo)電回路和與該第一導(dǎo)電回路垂直定位的 第二導(dǎo)電回路。


結(jié)合附圖，根據(jù)如下詳細(xì)描述，將對(duì)本發(fā)明有更加充分地理解，其中圖1為為與一實(shí)施例相應(yīng)的包括噪聲檢測(cè)器的磁共振成像系統(tǒng)的示意性框圖。圖2為與一實(shí)施例相應(yīng)的MRI系統(tǒng)的接收路徑的簡(jiǎn)化示意性框圖。圖3為與一實(shí)施例相應(yīng)的兩回路噪聲4企測(cè)天線的示意圖。
具體實(shí)施方式
圖1是根據(jù)一實(shí)施例的實(shí)例磁共振成像系統(tǒng)的示意性框圖。MRI系 統(tǒng)10的運(yùn)行由操作員控制臺(tái)12控制，其包括鍵盤或其它輸入設(shè)備13、 控制面板14以及顯示器16。所述控制臺(tái)12通過鏈接(link)18與計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)20通信，并為操作員提供界面用于指示MRI掃描、顯示結(jié)果圖 像、對(duì)圖像執(zhí)行圖像處理以及存檔數(shù)據(jù)和圖像。所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20包 括多個(gè)沖莫塊，它們通過電連接和/或數(shù)據(jù)連接(例如通過使用背板20a提 供)彼此通信。數(shù)據(jù)連接可以是直接-有線鏈接或可為光纖連接或無線通 信連接等等。這些模塊包括具有用于存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)陣列的幀緩沖的存儲(chǔ) 器模塊26、圖像處理器模塊22以及CPU模塊24。在一替代實(shí)施例中， 圖像處理器模塊22可被CPU模塊24上的圖像處理功能所取代。計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)20鏈接到存檔媒介設(shè)備、永久性存儲(chǔ)器存儲(chǔ)或后備存儲(chǔ)器存儲(chǔ)或 網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20還可通過鏈接34與分離的系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)32進(jìn) 行通信。輸入設(shè)備13可包括鼠標(biāo)、操縱桿(joystick)、鍵盤、跟蹤 球(track bal 1)、觸摸屏(touch act ivated screen )、光索(1 ight wand)、 聲音控制或類似或等同的輸入設(shè)備，并可用于交互式幾何指示。系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)32包括彼此間通過電連接和/或數(shù)據(jù)連接32a進(jìn)行 通信的一組模塊。數(shù)據(jù)連接32a可以是直接有線鏈接，也可以是光纖連 接或無線通信鏈接等等。在替代實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20以及系統(tǒng)控 制計(jì)算機(jī)32的模塊也在相同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或多個(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和脈沖發(fā)生器模塊38,脈沖 發(fā)生器模塊38通過通信鏈接40連接至操作員控制臺(tái)12。脈沖發(fā)生器模 塊38可替代性地集成進(jìn)掃描儀裝置中(例如磁體組件52)。系統(tǒng)控制 計(jì)算機(jī)32通過鏈接40從操作員處接收命令以指示將要執(zhí)行的掃描序 列。脈沖發(fā)生器模塊38操作系統(tǒng)元件，該系統(tǒng)元件通過發(fā)送描述將要 產(chǎn)生的RF脈沖及脈沖序列的計(jì)時(shí)、強(qiáng)度和形狀的請(qǐng)求和/或指令命令(例 如射頻(RF)波形)以及數(shù)據(jù)捕獲窗口的計(jì)時(shí)和長(zhǎng)度來操縱(play out) (即執(zhí)行)想要的脈沖序列。脈沖發(fā)生器模塊38連接至梯度放大器系 統(tǒng)42,并產(chǎn)生被稱作梯度波形的數(shù)據(jù)，所述梯度波形控制著掃描期間將 要使用的梯度脈沖的計(jì)時(shí)和形狀。脈沖發(fā)生器模塊38還可從生理捕獲控制器44接收病人的數(shù)據(jù)，所述生理捕獲控制器44從連接到病人的多 個(gè)不同的傳感器接收信號(hào)，如從附著到病人的電極的ECG信號(hào)。脈沖發(fā) 生器模塊38連接至掃描室接口電路46，接口電路46從與磁體系統(tǒng)和病 人狀況有關(guān)的多個(gè)傳感器接收信號(hào)。病人定位系統(tǒng)48也是通過掃描室 接口電路46接收命令，以將病人臺(tái)移動(dòng)到想要的位置進(jìn)行掃描。脈沖發(fā)生器模塊38產(chǎn)生的梯度波形被施加至梯度放大器系統(tǒng)42, 其包括Gx、 Gy和Gz放大器。每個(gè)梯度放大器激發(fā)梯度線圈組件中的相 應(yīng)的物理梯度線圈，通常被指定為50,以產(chǎn)生用于對(duì)捕獲信號(hào)進(jìn)行空間 編碼的磁場(chǎng)梯度脈沖。梯度線圏組件5G構(gòu)成磁體組件52的一部分，磁 體組件52包括極化》茲體54并可包括整體RF線圏56、表面或平行成傳_ 線圈76或兩者。所述RF線圏組件的線圈56、 76可#:配置用于發(fā)送和 接收或只發(fā)送或只接收。病人或成像對(duì)象7 0可被定位在磁體組件52的 圓柱狀病人成像容積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) 生的脈沖被RF放大器60放大并通過發(fā)送/接收開關(guān)62耦合至RF線圏 56、 76。病人體內(nèi)受激的原子核所發(fā)射的結(jié)果信號(hào)可被同一 RF線圈56 檢測(cè)并通過所述發(fā)送/接收開關(guān)62耦合至前置放大器64?？商娲?，由 受激原子核發(fā)射的信號(hào)也可被分離的接收線圏(如平行線圏或表面線圈 76 )檢測(cè)。被放大的MR信號(hào)在收發(fā)器58的接收器部分被解調(diào)、過濾和 數(shù)字化。來自脈沖發(fā)生器模塊38的信號(hào)控制著發(fā)送/接收開關(guān)62，從而 在發(fā)送模式期間將RF放大器60電連接至RF線圏56,在接收模式期間 將前置放大器64連接至RF線圈56。發(fā)送/接收開關(guān)62還可使分離的 RF線圏(例如，平行或表面線圈76)被應(yīng)用在發(fā)送模式或接收模式中。RF線圈56檢測(cè)到的MR信號(hào)被收發(fā)模塊58數(shù)字化，并傳送至系統(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)幀被暫 時(shí)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器模塊66中，直到它們被順序地轉(zhuǎn)換以產(chǎn)生圖像。陣列 處理器68使用已知的轉(zhuǎn)換方法，公知的傅立葉變換，由MR信號(hào)產(chǎn)生圖 像。這些圖像通過鏈接34被傳輸至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20,在那里它被存儲(chǔ)在 存儲(chǔ)器中。響應(yīng)于從操作員控制臺(tái)12接收的命令，該圖像數(shù)據(jù)可被存 檔為長(zhǎng)期存儲(chǔ)，或者它可被圖像處理器22進(jìn)一步處理并被傳送至操作 員控制臺(tái)12,從而呈現(xiàn)在顯示器16上。噪聲檢測(cè)器90位于掃描室(或磁體室)或掃描儀環(huán)境中，在磁體 組件52附近。噪聲檢測(cè)器90耦合至系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)32,例如耦合至接收路徑中的收發(fā)器58。噪聲檢測(cè)器90為雙回路天線，參照附圖2和3 如以下進(jìn)一步討論的那樣，其被配置用于檢測(cè)掃描室中的電磁噪聲(例 如尖峰噪聲)。圖2和3中示出的噪聲檢測(cè)器90可與圖1中的上述MRI 系統(tǒng)或者用于獲取MR圖像的任何類似的或等同的系統(tǒng) 一起使用。圖2是與實(shí)施例對(duì)應(yīng)的MRI系統(tǒng)的接收路徑102的簡(jiǎn)化示意性框圖。 在圖2中，噪聲檢測(cè)器90耦合至例如系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)32中的噪聲校正 系統(tǒng)100。噪聲檢測(cè)器90被配置用于檢測(cè)包圍磁體組件(圖2未示出) 的掃描室或掃描儀環(huán)境中的電磁噪聲。如以上提到的，噪聲檢測(cè)器90 為雙回路天線。圖3為與實(shí)施例對(duì)應(yīng)的雙回路噪聲檢測(cè)天線的示意圖。 在圖3中，雙回路天線300包括第一導(dǎo)電回路302和第二導(dǎo)電回路304。 第一導(dǎo)電回路302定位成與第二導(dǎo)電回路304垂直。第一導(dǎo)電回路302 和第二導(dǎo)電回路304的垂直定位可導(dǎo)致第一導(dǎo)電回路302和第二導(dǎo)電回 路304之間較少的相互作用。第一導(dǎo)電回路302和第二導(dǎo)電回路304可 具有單饋給(single feed) 306。天線300纟皮配置用于提供方位增益 (azimuthal gain) OWIN (其中①是與x軸的方位角)，和高度增益 (elevational gain) U其中6是與 z軸的仰角(elevational angle))。因此，天線300可檢測(cè)多個(gè)方向上的電》茲噪聲。電磁噪聲(或 尖峰噪聲)通常方向是隨機(jī)的。在一個(gè)實(shí)施例中，通過使用例如非磁性 微調(diào)電容器(non-magnet ic trimmer capacitor)(未示出)可將天線 300調(diào)整(tune)成特定的操作頻率。返回到圖2,將噪聲檢測(cè)器90檢測(cè)到的電磁噪聲信號(hào)提供給噪聲校 正系統(tǒng)100進(jìn)行處理。噪聲校正系統(tǒng)100可使用已知方法用于去除或補(bǔ) 償噪聲信號(hào)。可替代地，噪聲校正系統(tǒng)100可以是瞬態(tài)噪聲抑制(TNS) 系統(tǒng)。接收線圈(或多個(gè)線圏)56還耦合至系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)32。為了 清晰起見在圖2中省去了接收器路徑102可包括的多個(gè)其它元件，如放 大器、發(fā)送/接收開關(guān)等等。接收線圈56 ;險(xiǎn)測(cè)對(duì)象(subject )響應(yīng)于施加》茲場(chǎng)梯度和RF激勵(lì) 脈沖所發(fā)射的信號(hào)。接收線圈56可以是單個(gè)線圈，也可以是多個(gè)線圏， 包括但不局限于RF體線圈、平行線圈、表面線圏、相陣列線圏結(jié)構(gòu)、 頭線圈等等。接收線圏56可以耦合到噪聲校正系統(tǒng)100、收發(fā)器58或 者這兩者。在一個(gè)實(shí)施例中，噪聲校正系統(tǒng)100包含在收發(fā)器58中。 接收器線圏56中感應(yīng)的信號(hào)被傳送至收發(fā)器58 (例如接收器通路或收發(fā)器58的通路)中進(jìn)行處理，例如被解調(diào)、過濾和數(shù)字化。在一實(shí)施 例中，由一個(gè)或多個(gè)接收器線圈56檢測(cè)到的信號(hào)還被提供給噪聲校正 系統(tǒng)100,用于校正或補(bǔ)償由噪聲檢測(cè)器90所檢測(cè)到的電磁噪聲。說明書采用實(shí)例公開本發(fā)明，包括最好的模式，并且還能使本領(lǐng)域 中的任一技術(shù)人員實(shí)施和使用本發(fā)明。權(quán)利要求定義了本發(fā)明的保護(hù)范 圍，且本發(fā)明的保護(hù)范圍可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的其它實(shí)例。 如果它們具有與權(quán)利要求的文字語言相同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包 括與權(quán)利要求的文字語言具有非實(shí)質(zhì)性區(qū)別的等同的結(jié)構(gòu)組件，則這些 其它實(shí)例將落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)。在不偏離本發(fā)明的發(fā)明精神的前提下，可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行多種改變和修改。從附加權(quán)利要求中，這些和其它變化的范圍將變得清晰。組件列表 圖110: MRI系統(tǒng) 12:操作員控制臺(tái) 13:輸入設(shè)備 14:控制面+反 16:顯示器 18:鏈接(link) 20:計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 20a:背板22:圖像處理器模塊24: CPU模塊26:存儲(chǔ)器模塊32:系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)32a:數(shù)據(jù)連接34:鏈接36: CPU模塊38:脈沖發(fā)生器模塊40:通信鏈接42梯度放大器系統(tǒng)44生理捕獲控制器46掃描室接口電路48病人定位系統(tǒng)50梯度線圈組件52》茲體組件54磁體56RF線圈58收發(fā)器模塊60RF放大器62發(fā)送/接收開關(guān)64前置方t大器66存儲(chǔ)器模塊68陣列處理器70病人或成像對(duì)象72圓柱狀病人成像容積76表面或平行成像線圏90噪聲檢測(cè)器圖2:32系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)56接收線圈58收發(fā)器90噪聲檢測(cè)器100:噪聲校正系統(tǒng) 102:接收器路徑 圖3:300:雙回路天線 302:第一導(dǎo)電回路 304:第二導(dǎo)電回路 306:々赍給。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測(cè)磁共振成像(MRI)掃描儀環(huán)境中的電磁噪聲的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括天線(90，300)，被配置用于檢測(cè)電磁噪聲，該天線包括第一導(dǎo)電回路(302)；以及第二導(dǎo)電回路(304)，其與所述第一導(dǎo)電回路(302)垂直定位；以及噪聲校正系統(tǒng)(100)，其耦合至所述天線(90，300)，并被配置用于從所述天線接收噪聲信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述噪聲校正系統(tǒng)(100)被配置 用于補(bǔ)償所述噪聲信號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中所述噪聲校正系統(tǒng)(100)為瞬態(tài) 噪聲抑制系統(tǒng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中所述天線(90, 300 )被配置用于 檢測(cè)多個(gè)方向上的電磁噪聲。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中所述天線(90, 300 )進(jìn)一步包括 單饋給(306 )。
6. —種》茲共振成像(MRI)系統(tǒng)，包括磁共振成像組件(10),其被配置用于獲取對(duì)象的關(guān)注區(qū)域的一組 磁共振(MR)數(shù)據(jù)；以及天線(90, 300 ),其耦合至所述磁共振成像組件(10)并被配置 用于檢測(cè)電磁噪聲，所述天線包括第一導(dǎo)電回路(302);以及第二導(dǎo)電回路(3(H),其與所述第一導(dǎo)電回路(302 )垂直定位。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的MRI系統(tǒng)，其中所述天線(90, 300 )被定位 在所述磁共振成像組件(10)的附近。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6的MRI系統(tǒng)，其中所述磁共振成像組件(10) 包括噪聲校正處理器(100),其被配置用于接收來自天線(90, 300 ) 的噪聲信號(hào)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的MRI系統(tǒng)，其中所述噪聲校正處理器(100) 為瞬態(tài)噪聲抑制系統(tǒng)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6的MRI系統(tǒng)，其中所述天線(90, 300 )被配置用于檢測(cè)多個(gè)方向上的電磁噪聲。
全文摘要
一種用于MR成像掃描儀環(huán)境中電磁噪聲檢測(cè)的系統(tǒng)和裝置，包括天線(90，300)，其被配置用于檢測(cè)電磁噪聲。所述天線包括第一導(dǎo)電回路(302)和與第一導(dǎo)電回路(302)垂直定位的第二導(dǎo)電回路(304)。所述系統(tǒng)還包括一噪聲校正系統(tǒng)(100)，其耦合至所述天線(90，300)并被配置用于從天線(90，300)接收噪聲信號(hào)。
文檔編號(hào)A61B5/055GK101327122SQ20081012519
公開日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2008年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月19日
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