旋转阵列的永磁体用于便携式磁共振成像的系统和方法技术方案

提供了一种使用主磁体中的静态磁场不均匀性对核自旋的空间位置进行编码的便携式磁共振成像(“MRI”)系统。还提供了低场强、低功耗、轻质、且容易携带的MRI系统的空间编码方案。一般而言，便携式MRI系统利用极化磁场中的空间不均匀性而不是使用梯度场对图像进行空间编码。由此，不均匀的静态场用于对对象的图像进行极化、读取和编码。为了提供空间编码，磁体在对象周围旋转以生成许多不同编码的量度。接着，通过求解与数据最一致的对象来重构图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】旋转阵列的永磁体用于便携式磁共振成像的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求2012年6月15日提交的且题为“使用不均匀磁场的MRI编码(MRIEncodingwithandInhomogeneousMagneticField)”的美国临时专利申请序列号61/660,278的权益。关于联邦资助研究的说明本专利技术利用在美国陆军医学研究与物资司令部授予的W81XWH-11-2-0076下的政府支持而做出。政府拥有本专利技术中的特定权利。专利技术背景本专利技术的领域是用于磁共振成像(“MRI”)的系统和方法。更具体地，本专利技术涉及使用不均匀的磁场用于空间编码的便携式MRI的系统和方法。常规MRI扫描仪使用若干不同的磁场产生图像。一种场是用于极化核磁化且其中读取自由感应衰减(“FID”)信号的静态的、高度一致的磁场。另一种场是发起FID的射频(“RF”)脉冲场。同样，一个或多个梯度场用于对FID起源的空间位置进行编码，由此对所得图像进行空间编码。梯度场在空间上改变(例如，与位置呈线性)因变于位置而调制自旋相位的梯度场。作为调制自旋相位的结果，该信号的位置被编码为所采集的信号的傅立叶变换。有时，不均匀的预极化场用于启动增强(boost)磁化，接着在一致的、更低强度的场中读取该预极化场。MRI系统的尺寸和复杂性大部分源自典型临床MRI系统需要很均匀的静态磁场和很高功率的线性梯度场的事实。由此，由于高度均匀的超导或永磁体的重量和脆弱性，当前MRI系统受限于医院设置。附加的负担是需要几百安培的电流对梯度场供电。为了使MRI系统便携，需要新型MR编码方案。简单地“缩小”电流的设计还是不够。便携式MR系统具有在受伤地点快速地检测脑损伤的可能性。例如，出血检测对中风患者和创伤性脑损伤受害者两者是至关重要的。在中风情况下，快速区分出血和未出血事件可允许在运送到医院之前在救护车上给予诸如tPA(组织纤溶酶原激活剂)之类的凝块破裂药物，可能将该时间敏感的治疗提前高达一小时。硬膜下出血(或血肿)是创伤性脑损伤的一种形式，其中血在硬脑膜和蛛网膜(在脑膜层中)之间聚集并且有可能在粗分辨率(例如，5mm)的T1图像上可视。在现场快速地诊断出血可实质上通过留意“等和看”的方法来加速治疗。在脑手术之后，一些患者发展成必须立即治疗的出血。神经ICU中的床边MRI可允许频繁地检查这种出血的发展。其他公开了便携式核磁共振光谱仪；然而，甚至这些系统仍然使用需要梯度的常规编码方案。因此，可能期望一种不需要使用磁场梯度线圈来提供对磁共振信号的空间编码的便携式MRI系统。
技术实现思路
本专利技术通过提供使用其自然不均匀的磁场对磁共振信号进行空间编码的便携式磁共振成像(“MRI”)系统来克服上述缺陷。本专利技术的一个方面是提供一种便携式MRI系统，该便携式MRI系统包括磁体组件、旋转体、射频(“RF”)线圈、以及控制器。磁体组件包括多个永磁体和支撑件。多个永磁体中的每一个沿着该磁体组件的纵轴从近端延伸到远端。支撑件被配置成使该多个永磁体保持环形排列以限定被配置成接收要成像的对象的区域。支撑件还被配置成保持多个永磁体以使永磁体生成随着在横切磁体组件的纵轴的平面上的空间位置而变化的磁场。旋转体耦合至磁体组件并且被配置成使磁体组件围绕其纵轴旋转通过多个不同的旋转角。RF线圈被配置成用于生成RF能量且接收来自置于磁体组件中的对象的磁共振信号。控制器被配置成引导旋转体以使磁体组件旋转多个不同的旋转角并且引导RF线圈以生成RF能量且接收在每一旋转角处的响应磁共振信号。本专利技术的先前以及其他方面和优点将根据以下描述而显现。在该描述中，参考形成其一部分且作为说明示出本专利技术的优选实施例的附图。然而，这种实施例不一定表示本专利技术的总范围，并且因此参考本文中的用于解释本专利技术的范围的权利要求书。附图简述图1是根据本专利技术的实施例的便携式磁共振成像(“MRI”)系统的示例的框图；图2是形成本专利技术的便携式MRI系统的一部分的磁体组件的示例；图3是图2的磁体组件中的永磁体的示例排列的图示，其中永磁体被排列成环形哈尔巴赫(Halbach)阵列；图4是图2的磁体组件的平面图；图5是图2的磁体组件的截面图；图6是可形成在根据本专利技术的便携式MRI系统中使用的磁体组件的一部分的永磁体的示例配置，其中永磁体包括控制由磁体组件产生的磁场的一致性的端环磁体；图7是图7的永磁体的配置的截面图；图8是由图2的磁体组件生成的磁场轮廓(profile)的示例；以及图9是由图6的永磁体的配置生成的磁场轮廓的示例。本专利技术的详细描述提供了一种便携式磁共振成像(“MRI”)系统，该便携式磁共振成像(“MRI”)系统使用主磁体中的静态磁场不均匀性对核自旋的空间位置进行编码。还提供了一种用于低场强、低功耗、轻质且容易携带的MRI系统的空间编码方案。一般而言，本专利技术的便携式MRI系统采用极化B0磁场中的空间不均匀性而非梯度场对图像进行空间编码。由此，在本专利技术的系统中，不均匀的静态场用于对对象的图像进行极化、读取、和编码。为了提供空间编码，磁体在对象周围旋转以生成大量不同编码的量度。接着，通过例如在最小二乘的意义上使用或不使用约束或先前知识(而非B0场的空间地图)来求解与数据最一致的对象来重构图像。本专利技术的便携式MRI系统可用于在紧急情形下检测出血、脑手术后在重症监护室(“ICU”)中在患者床边监视出血、或者检测早期的出血性中风。后者的应用特别有用，因为出血性中风的早期检测可加速抗容栓剂的应用，由此改善患者的临床结果。如在图1中看到的，本专利技术的便携式MRI系统10一般包括磁体组件12、射频(“RF”)系统14、以及控制器16。控制器16可包括例如脉冲序列系统18、数据采集系统20、数据处理系统22、以及控制处理器24。便携式MRI系统10还可包括显示器26，该显示器26用于查看用便携式MRI系统10获得的对象28的图像且用于提供操作者和控制器16之间的用户界面。便携式MRI系统10不需要梯度线圈或高功率梯度放大器。由此，RF系统14和控制器16可由小信号电子设备和小RF功率放大器所构建，所有这些设备可容易适配在救护车的后部中。磁体组件12一般包括排列成环形哈尔巴赫阵列的多个永磁体30。永磁体30可由支撑件32保持间隔的排列，以形成环形哈尔巴赫阵列。作为示例，支撑件32可由塑料、纤维玻璃、或者另一合适的优选非磁性的材料构成。磁体组件12还可包括排列在永磁体30的末端用于减少在磁体组件12的末端的磁场的衰减的端环永磁体34。磁体组件12可被配置不重于八十千克，以使其相对地轻质和便携。与临床MRI系统不同，本专利技术的磁体组件12由永磁体构成；由此，它不需要制冷剂。在其中可使用轻质超导磁体的磁体组件12的其他配置中，可能需要制冷剂。然而，由于可放松对磁场的均匀性要求，与常规的临床MRI系统中所使用的那些超导磁体相比，可显著地减少这种超导磁体的重量。在图2-5中示出可形成本专利技术的便携式MRI系统10的一部分的磁体组件12的示例。如以上所注解的，磁体组件12包括排列成哈尔巴赫阵列的多个永磁体30。哈尔巴赫阵列排列是优选的，因为它在不需要低温箱或电源的情况下创建了相对一致的磁场。在一些配置中，磁体组件12可包括轻质超导磁体。这种磁体的重量可极大地减少，因为超导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式磁共振成像(“MRI”)系统，包括：磁体组件，所述磁体组件包括：多个永磁体，每一永磁体沿着所述磁体组件的纵轴从近端延伸到远端；支撑件，所述支撑件被配置成使所述多个永磁体保持环形排列以限定配置成接收要成像的对象的区域并且保持所述多个永磁体以使所述永磁体生成随着在横切所述磁体组件的所述纵轴的平面上的空间位置而变化的磁场；旋转体，所述旋转体耦合至所述磁体组件并且被配置成使所述磁体组件围绕其纵轴旋转通过多个不同的旋转角；射频(RF)线圈，所述RF线圈用于生成RF能量且接收来自置于所述磁体组件中的对象的磁共振信号；控制器，所述控制器被配置成引导所述旋转体以使所述磁体组件旋转通过所述多个不同的旋转角并且引导所述RF线圈以生成RF能量且接收在每一旋转角处的响应的磁共振信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.15 US 61/660,2781.一种便携式MRI系统，包括：磁体组件，所述磁体组件包括多个磁体和支撑件，所述支撑件被配置成使所述多个磁体保持环形排列，所述磁体组件沿着纵轴延伸以限定被配置成接收要成像的对象的区域并且生成在横切所述磁体组件的所述纵轴的平面中包括已知空间不均匀性的磁场；旋转体，所述旋转体耦合至所述磁体组件并且被配置成使所述磁体组件围绕所述纵轴旋转通过多个不同的旋转角；RF线圈，所述RF线圈用于生成RF能量并且接收来自置于所述磁体组件中的对象的磁共振信号；以及控制器，所述控制器被配置成：引导所述旋转体以使所述磁体组件旋转通过所述多个不同的旋转角；引导所述RF线圈以生成RF能量并且接收在每一旋转角处的响应的磁共振信号从而通过在所述磁体组件处于所述多个不同的旋转角中的每一个的同时读出磁共振信号来获取成像数据；使在通过所述磁体组件生成的所述磁场中的所述已知空间不均匀性对所述磁共振信号的相位进行空间调制以确定所述成像数据中的空间编码信息；以及利用所述成像数据和所述空间编码信息来重构所述对象的图像。2.根据权利要求1所述的便携式MRI系统，其特征在于，所述支撑件被配置成当所述多个磁体是永磁体时使所述磁体保持在环形哈尔巴赫阵列排列中。3.根据权利要求1所述的便携式MRI系统，其特征在于，所述磁体组件进一步包括多个端环磁体，并且所述支撑件被配置成使所述多个端环磁体保持在与所述纵轴同轴的环形排列中。4.根据权利要求1所述的便携式MRI系统，其特征在于，所述磁体组件被配置成产生线性成分和高阶成分二者以创建包括已知空间不均匀性的所述磁场。5.根据权利要求1所述的便携式MRI系统，进一步包括施加到所述磁场的所述不均匀性的磁场线性梯度或偏离中的至少一个以提供所述磁体组件的中心处的空间编码。6.根据权利要求1所述的便携式MRI系统，其特征在于，所述RF线圈被配置成生成RF场，所述RF场的相位沿着所述磁体组件的所述纵轴线性地变化。7.根据权利要求1所述的便携式MRI系统，其特征在于，所述RF线圈被配置成沿着所述磁体组件的所述纵轴与由所述磁体组件进行的编码协同地进行编码。8.根据权利要求1所述的便携式MRI系统，其特征在于，所述磁体组件被进一步配置成生成所述磁场以沿着所述磁体组件的所述纵轴变化。9.根据权利要求2所述的便携式MRI系统，其特征在于，所述磁体组件进一步包括：另外多个磁体，所述另外多个磁体中的每一个沿着所述磁体组件的所述纵轴从近端延伸到远端；另一支撑件，所述另一支撑件被配置成使所述另外多个磁体保持在与所述纵轴同轴的环形排列中，以使所述另外多个磁体生成增大由所述多个磁体生成的所述磁场的线性磁场。10.根据权利要求9所述的便携式MRI系统，其特征在于，所述另一支撑件被配置成独立于所述支撑件地旋转，并且进一步包括：另一旋转体，所述另一旋转体耦合到所述另一支撑件且被配置成使所述另外多个磁体围绕所述纵轴旋转通过多个不同的旋转角。11.根据权利要求1所述的便携式MRI系统，其特征在于，所述控制器被配置成控制所述旋转体和所述RF线圈以允许π弧度的相对相位在所述磁体组件的至少周边附近的相邻体素之间演变从而获取所述成像数据。12.根据权利要求1所述便携式MRI系统，其特征在于，所述控制器被配置成控制所述旋转体和所述RF线圈以控制在获取所述成像数据时的体素内去相位。13.根据权利要求1所述的便携式MRI系统，其特征在于，所述控制器被配置成控制RF线圈阵列并且在重构所述对象的所述图像时将与空间变化的线圈敏感性有关的信息直接地结合...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·L·沃尔德，C·齐默尔曼，J·斯托克曼，
申请(专利权)人：通用医疗公司，
类型：发明
国别省市：美国;US