用于系列局部RF线圈的包括数字转换器的可拆卸接收器块

摘要

一种装置包括磁共振(MR)接收器。MR接收器包括至少一个电连接器、连接到所述至少一个电连接器的至少一个数字转换器、连接到所述至少一个数字转换器的电源，以及壳体。所述至少一个电连接器在连接配置下连接到至少一个局部射频(RF)线圈的RF线圈元件，以接收MR信号。所述至少一个数字转换器将接收到的MR信号转换成数字格式。电源为操作所述至少一个数字转换器供电。壳体配置成在连接配置下可移除地附接到至少一个局部RF线圈的壳体，以用所述壳体以及附接的所述至少一个局部RF线圈的壳体包围所述至少一个电连接器和至少一个数字转换器。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年5月2日提交的美国临时专利申请No.61/818,473 的权益，其所有内容以引用方式合并于此。

技术领域

以下总体涉及一种磁共振医学成像。其特别适用于磁共振(MR)局部 射频(RF)线圈以及这种线圈在MR扫描器磁场中的供电，而且将特别针 对它们进行描述。然而，应当理解的是，其也适用于其它使用场合，而不 必局限于前述应用。

背景技术

局部RF线圈与MR扫描器一同使用以对受检者身体的一部分(比如 腕部、前臂、膝部、脚部、肩部、头部等)成像。局部RF线圈在MR扫 描器的静磁场中工作，并协同MR成像系统的其它部分一同工作。局部RF 线圈包括一个或更多个线圈元件，线圈元件接收磁共振衰减信号并将MR 信号发送到接收单元。MR信号最终被转换成医学图像。局部RF线圈可以 包括多个线圈元件，它们并联工作并在不同数据信道上提供MR信号。例 如，腕部线圈可以包括8个线圈回路，每个回路接收MR信号，接收的MR 信号被数字化且在一个数据信道上发送。每个回路/信道并联工作以提供8 个信道的数据发送到接收单元。每一种线圈类型可以包括不同数量的线圈 元件或回路。例如，腕部线圈可以包括8个线圈元件，而脚部线圈可以包 括16个线圈元件。在一些情况下，局部RF线圈可以包括发送RF脉冲以 激励磁共振的发送模式。

虽然一些设计使用电池供电，局部RF线圈通常由连接到局部RF线圈 的屏蔽电力电缆供电。屏蔽电力电缆保护电源免受强磁场影响，且为患者 和操作局部RF线圈的护理人员提供安全性。电力电缆通常与数据电缆结 合，数据电缆将每个数据信道的接收到的MR信号从局部RF线圈发送到 接收单元以供进一步处理。数据电缆通常是光纤电缆，其传递在一个或更 多个数据信道上发送的数据且可以是无屏蔽的。电力电缆的屏蔽增加了电 缆的大小，其增加了护理人员在患者身上正确放置且定位局部RF线圈所花 费的精力。屏蔽电力电缆的大小也可能吓到患者。

局部线圈设计需要考虑操作部件、患者人体工程学和安全性，以及护 理人员操作和安全性。局部RF线圈设计对身体的部分是特定的，例如对于 每一肢和/或形状用不同的线圈。操作部件包围在局部RF线圈的壳体内， 且对于每个线圈元件包括电路或数字转换器。数字转换器将来自每个线圈 元件的接收到的模拟MR信号转换成数字信号，该数字信号被发送到接收 单元用于重建成图像。数字转换器通常靠近线圈元件而容纳于局部线圈中， 以提供好的信噪比(SNR)。

数字转换器电路使用由电源(比如电力电缆和/或电池)提供的电力来 工作。用电池电力给数字转换器电路供电会有额外的问题。与局部RF线圈 一同使用的电池可能受制于政府监管部门批准才能与局部RF线圈一同使 用，而且必须在MR扫描器的磁场中安全工作。当局部RF线圈用于患者 身上且由电池提供电力时，局部RF线圈工作依赖于工作的电池。如果电池 没有充电和/或没有恰当地连接到局部RF线圈，由电池供电的局部RF线圈 的使用会让护理人员的使用挫败。对于电池再充电和/或置换的供应不足会 进一步让使用挫败。

发明内容

以下公开了一种新的改进了的用于一系列局部RF线圈的可拆卸的接 收器块，其解决了上面所指出的问题和其它问题。

根据一个方面，一种装置包括磁共振(MR)接收器。MR接收器包括 至少一个电连接器、连接到所述至少一个电连接器的至少一个数字转换器、 连接到所述至少一个数字转换器的电源，以及壳体。所述至少一个电连接 器在连接配置下连接到至少一个局部射频(RF)线圈的RF线圈元件，以 接收MR信号。所述至少一个数字转换器将接收到的MR信号转换成数字 格式。电源为操作所述至少一个数字转换器供电。壳体配置成在连接配置 下可移除地附接到至少一个局部RF线圈的壳体，以用所述壳体以及附接的 所述至少一个局部RF线圈的壳体包围所述至少一个电连接器和至少一个 数字转换器。

根据另一个方面，一种用局部射频(RF)线圈来磁共振(MR)成像 的方法，其包括：选择所述局部RF线圈并将所述局部RF线圈放置在受检 者身上。将可拆卸的接收器块附接到所述局部RF线圈，所述可拆卸的接收 器块包括：至少一个电连接器，其连接到所述局部RF线圈的RF线圈元件 以接收MR信号；至少一个数字转换器，其连接到所述至少一个电连接器， 并将接收到的MR信号转换成数字格式；以及电源，其连接到所述至少一 个数字转换器，其为操作所述至少一个数字转换器供电。由所述局部RF 线圈和附接的可拆卸的局部接收器块以及MR扫描器对受检者成像。

根据另一个方面，一种局部磁共振(MR)射频(RF)线圈包括：多 个线圈元件、多个第一电连接器、线圈壳体和可拆卸的接收器块。多个线 圈元件接收MR信号并发送作为模拟信号的信号。所述多个第一电连接器 的每个第一电连接器连接到一个线圈元件。线圈壳体包围所述多个线圈元 件。可拆卸的接收器块在附接配置下附接到所述多个第一电连接器，将接 收到的MR信号转换成数字格式，且将数字格式的信号发送到接收单元。

一个优点是，一个部件可以在多个局部RF线圈和多种局部RF线圈类 型间共用。

另一个优点是，减少了局部RF线圈的单位成本。

另一个优点在于护理人员容易使用。

另一个优点在于各种电源适用于局部RF线圈，而不用重新制造或更换 线圈。

另一个优点包括减少和/或消除与局部RF线圈一同使用的电缆。

本领域技术人员在阅读和理解了以下详细描述后还会理解进一步的优 点。

本发明可以采用各种部件和各种部件布置的形式，以及各种步骤和各 种步骤布置的形式。附图仅出于图示较佳实施例的目的，而不应当解释为 对本发明做出限制。

附图说明

图1示意性地图示了可拆卸的接收器块附接到局部RF线圈的MR系 统的实施例。

图2示意性地图示了可拆卸的接收器块和局部RF线圈在拆开配置下的 一个实施例。

图3示意性地图示了具有可拆卸的接收器块的一系列局部RF线圈的实 施例。

图4示意性地图示了可拆卸的接收器块和局部RF线圈的一个实施例， 其中显露出可拆卸的接收器块部件具有电缆。

图5示意性地图示了可拆卸的接收器块和局部RF线圈的一个实施例， 其中显露出可拆卸的接收器块部件具有无线发送器。

图6是使用可拆卸的接收器块实施例的方法的流程图。

具体实施方式

在本文中数字转换器电路被认为是局部RF线圈的昂贵部件。数字转换 器电路通常对于每个线圈元件是相同的，而且在局部RF线圈之间也是相同 的。数字转换器电路代表了局部线圈的线圈元件或信道可能的故障点，而 且局部RF线圈的维修也是昂贵的，还中断患者手术和患者护理。给数字转 换器电路供电的具有电连接器的电力部件为了患者安全性而被小心包围以 避免接触和可能的烧伤。

参照图1，示意性图示了具有局部RF线圈12和可拆卸的接收器块14 的MR系统10的实施例(以示意性局部剖视图显示)。示出的是在附接配 置下的局部RF线圈12和可拆卸的接收器块14。示出的是在采用无线实施 方式的可拆卸的接收器块14。MR系统10包括以横截面图示的具有静主磁 场B0的MR扫描器16，比如水平孔扫描器、开放系统扫描器、c型扫描器， 竖直场扫描器等。MR扫描器包括受检者支撑件18，比如水平的床或躺椅， 在成像期间支撑件支撑受检者20并将受检者移入MR扫描器孔和静磁场。 MR扫描器16包括主磁体22，其磁极产生静主磁场(B0)，比如水平主磁场。 MR扫描器还包括一个或更多个用于施加梯度磁场的梯度线圈24，以控制 受检者组织中的共振。MR扫描器包括一个或更多个RF线圈26，其产生 RF脉冲以激励受检者20体内的磁共振(比如发送模式)且能够以接收模 式从受检者接收共振信号。在一些实施例中，局部RF线圈12既实现发送 功能又实现接收功能，在这种情况下可选地省略全身RF线圈26。

局部RF线圈12包括一个或更多个线圈或线圈元件，其以接收模式从 受检者接收共振信号，且在一些实施例中，其可以以发送模式工作。例如， 腕部线圈可以包括4个线圈元件，而脚部线圈(图1未示出)可以包括8 个线圈元件。可拆卸的接收器块14可以是可互换地用于腕部和脚部局部 RF线圈，支持局部线圈系列中最大数量的线圈元件，例如2、4、8、16、 32等，但也可以与小于最大数量的局部RF线圈一同工作。每个线圈元件 增加并联数据信道。局部RF线圈可以包括EPROM，其载有线圈识别器并 通知可拆卸的接收器块实际线圈元件的数量。如其它考虑的方法，接纳接 收器块14的插口可以包括键合元件以指出存在的线圈元件的数量，或者接 收器块的每个信道可以执行合适的电路测试以确定当接收器块14插入插口 时相应的线圈是否存在并连接。

系统10包括顺序控制器28和RF接收器单元30。顺序控制器控制成 像顺序的操作，其包括RF发送器单元32控制RF线圈26的操作和/或具有 可拆卸的接收器块14的局部RF线圈12的操作，以及梯度控制器34控制 梯度线圈24的操作。控制单元和相应线圈之间的通信可以是无线的或有线 的。在所示实施例中，局部RF线圈12和可拆卸的接收器块14无线地工作。 当局部线圈配置成发送/接收线圈时，RF发送器单元32与局部线圈12协同 工作。RF接收器30接收RF数据，例如MR信号，其是来自附接到局部 RF线圈12的可拆卸的接收器块的数字格式的数据，指示在受检者组织中 激励起的磁共振。数字格式的MR数据可以在局部RF线圈和RF接收器之 间无线通信(例如根据IEEE802.3协议)或经由有线连接通信。在一个无 线实施方式中，电力可以由电源36(比如可移除电池)供应。

电源36可以包括电源指示器38，比如一个LED灯或多个LED灯、LED 读出器等，其指示电源的状态。例如，绿色LED灯可以用于指示完全工作 电源，而红色LED灯可以指示可能的问题，比如低电量。多个LED灯可 以用于指示相对状态，比如电池剩余电力的测量。或者，小LED显示屏可 以包括指示状态的条或其它图标。也考虑了其它指示器类型和配置。也可 以使用系统控制台40(比如工作站)远程检查电源工作状态。系统控制台 40可以进一步提供工作状态，比如连接状态，或者确认是否遵守FDA批准 要求，作为装置在患者身上使用的一部分。例如，可以发送序列号或电池 标识符以给系统提供电池身份的确认以及与特定局部RF线圈一同使用。

系统10可以包括电池再充电站42。再充电站可以配置成在附接界面 44处要么接收移除自可拆卸的接收器块14处的电池，要么按照附接到局部 RF线圈12的相同方式接收具有电池的可拆卸的接收器块14。

重建单元46(体现为配置处理器，比如系统控制台40的处理器48) 从RF接收器30处接收数字格式的MR数据且重建一个或更多个图像。系 统控制台40包括电子处理器或电子处理装置48、显示重建图像、电源工作 状态、菜单、面板和用户控制的显示器50，以及输入护理人员选择的至少 一个输入装置52。系统控制台40可以是台式电脑、笔记本电脑、平板、移 动计算装置、智能手机等。输入装置52可以是键盘、鼠标、麦克风等。重 建单元合适地表现为电子数据处理装置(比如系统控制台40的电子处理器 或电子处理装置48)、或者表现为由网络可操作地与系统控制台40连接的 基于网络的服务器电脑等。此外，使用存储电子数据处理装置可读且电子 数据处理装置可执行的指令(例如软件)的非暂时性存储介质来合理实现 重建技术。

参照图2，以透视图示意性图示了可拆卸的接收器块14和局部RF线 圈12在拆开配置下的一个实施例。连接器60也以插图俯视图示出于左上 角，其连接到可拆卸的接收器块14的连接器62(连接器62在图2中以虚 线示出)。连接器60、62包括物理连接器64、66和电连接器68、70。物理 连接器64、66引导可拆卸的接收器块14附接到局部RF线圈12且为电连 接器68、70提供保护。局部RF线圈12的每个线圈元件72与局部RF线 圈的第一电连接器68连接。局部RF线圈12的第一电连接器68连接到可 拆卸的接收器块14的第二组电连接器70。取决于局部RF线圈12，以及线 圈元件72数量，对于局部线圈系列中具有少于最大数量线圈元件的特定线 圈类型，在第二组中可以存在没有使用的电连接器70。

拆开配置示出了可拆卸的接收器块14的壳体74和局部RF线圈12的 壳体78中的接纳区域(例如插口)76之间的分离。在拆开配置下，显露出 连接器60、62。在参照图1描述的附接配置下，连接器包围在可拆卸的接 收器块壳体74和局部RF线圈壳体78之间。壳体由MR惰性材料制成。 接纳区域或插口76在局部RF线圈壳体78的表面内包括互补凹部以在附接 配置下接收可拆卸的接收器块14。接纳区域76可以包括一个或更多个切口 80。切口可以为电缆82提供定位和支撑，和/或在附接和拆开期间为护理 人员/操作者提供握持可拆卸的接收器块的途径。在所示配置中，切口80 为180°设置且连接器60、62对称设置，其使得可拆卸的接收器块能够在 两个180°取向的任一取向附接。在另一个实施例中，接纳区域可以包括局 部RF线圈壳体78的成型表面，其与可拆卸的接收器块14的互补成型表面 配合，以包围连接器60、62。提供光滑均匀表面使得操作者更容易处理。

电缆82可以包括一个或更多个光纤84。光纤可以用于将来自每个线圈 元件的数字格式的MR信号传输到RF接收器30并用于将控制信息发送到 每个线圈元件。在一个实施例中，光纤可以用于输送电力。例如，由激光 器通过光纤输送的光可以被转换成电能。在另一个实施例中，电缆可以包 括铜导线。如果局部RF线圈是电池供电的且采用无线信号发送，那么可以 省略电缆82。

可拆卸的接收器块14可以包括连接到可拆卸的接收器块壳体74的附 接机构86。附接机构86工作以将可拆卸的接收器块14紧固到局部RF线 圈12。附接机构可以工作以将可拆卸的接收器块14紧固到充电站42的附 接界面44。附接机构86包括一个或更多个杠杆88，每个杠杆具有锁合元 件90。杠杆88可以连接到块壳体74的两侧，且围绕毂旋转，毂定义了在 穿过块壳体的轴线上的杠杆支点。在第一位置92的杠杆定位锁合元件90， 以接纳于局部RF线圈壳体78的接收锁合元件94中。例如，接收锁合元件 94配置成倒置的“T”型槽，且锁合元件90配置成销子，锁合元件从“T” 字的杆部滑下。杠杆88被压到壳体的表面，这将杠杆移动到第二位置96。 杠杆88的移动使销子在底槽中横向移动以将可拆卸的接收器块紧固地保持 到局部RF线圈壳体和连接器。为了拆开可拆卸的接收器块，附接机构86 可以包括延伸入切口80的突出部或舌片98。操作者用手指抬起舌片98， 将杠杆88从附接位置96移动到拆开位置92。操作者可以通过经由切口80 握持接收块壳体74和/或通过握持附接机构86将可拆卸的接收器块14从 局部RF线圈12拆开。也考虑了其它附接机构，比如带、夹钳等。

可拆卸的接收器块14的内部部件可以包括放大器、在发送期间用于去 耦的电路、用于多路发送数字格式数据的多路器。电缆可以包括一个或更 多个光纤，且在一个实施例中包括用于传递DC电力的铜线。在一个实施 例中，电缆能从可拆卸的接收器块处拆开。

参照图3，示意性地图示了具有可拆卸的接收器块的一系列局部RF线 圈的实施例。一系列局部RF线圈可以包括不同的局部RF线圈类型，比如 小肢线圈、头部线圈，肩部线圈、腕部线圈、膝部线圈、脚踝线圈、脚部 线圈等。图3示出了三种线圈类型，包括小肢局部RF线圈100、膝部局部 RF线圈102和脚部局部RF线圈104。系列中的每个局部RF线圈可以包括 不同数量的线圈元件，且每个局部RF线圈可以与相同的可拆卸的接收器块 一同使用。也可以使用多个可拆卸的接收器块14。

例如，三个局部线圈可以共用一个或更多个可拆卸的接收器块，例如 局部线圈对于块是可互换的。由于可互换的可拆卸的接收器块，护理人员 可以使用大量的局部RF线圈和一个可拆卸的接收器块进行操作。在另一个 范例中，护理人员使用两个可拆卸的接收器块进行操作，在一个使用的同 时另一个在充电，例如，块对于局部线圈是可互换的。块在多个线圈间的 可互换性以及线圈在多个块间的可互换性提供灵活性和易用性。

参照图4，示意性图示了可拆卸的接收器块14和局部RF线圈12的一 个实施例，其中显示了可拆卸的接收器块部件和邻近接收器块14的电缆82 端部。可拆卸的接收器块14包括一个或更多个数字转换器100，且每个数 字转换器连接到可拆卸的接收器块14的电连接器70。可拆卸的接收器块的 电连接器70连接到局部RF线圈的电连接器68且转而连接到每个线圈元件 72。局部RF线圈的每个线圈元件连接到一个数字转换器或数字转换电路， 其将每个元件接收到的MR信号从模拟格式转换成数字格式。数字转换器 并联工作。当接收器块14安装在所选的局部RF线圈中时，在可拆卸的接 收器块14中可能存在没有使用的数字转换器。例如，如果所选的局部RF 线圈包括8个线圈元件，且可拆卸的接收器块配置有16个数字转换器，那 么对于所选线圈，8个数字转换器将不会使用。

可拆卸的接收器块14包括电源，其为操作数字转换器供电。电源可以 包括电源转换器112，其连接到光纤114且例如通过高强度激光器将光转换 成电能。在一个实施例中，电源包括电缆82中的铜电缆，其将直流电输入 到数字转换器。

可拆卸的接收器块14包括连接到数字转换器100的电光转换器116， 其通过电缆82中的光纤118光学地发送数字格式的MR信号。

参照图5，示意性图示了可拆卸的接收器块14和局部RF线圈12的一 个实施例，显示了可拆卸的接收器块部件和无线发送器120。可拆卸的接收 器块14可以包括用于获取可移除电池124的可移除开口盖122。可移除开 口盖可以包括透明部126，其允许从外部查看电源指示器(比如电池电力指 示器128)。在替代实施例中，电源指示器38与开口盖分离设置，但当可拆 卸的接收器块附接到局部RF线圈时可以从外部看到电源指示器38。

图6是使用可拆卸的接收器块14实施例的方法的流程图。在步骤130 中，护理人员选择局部RF线圈。所选的局部RF线圈可以来自一系列不同 类型和/或有不同数量的线圈元件的局部RF线圈。在步骤132中，所选局 部RF线圈放置在受检者身上。放置包括将受检者身体的一部分接纳入局部 RF线圈的视场。

在步骤134中，可拆卸的接收器块附接到所选局部RF线圈。附接可拆 卸的接收器块的步骤134和放置局部RF线圈的步骤132可以是任意顺序。 可拆卸的接收器块包括至少一个电连接器，其连接到局部RF线圈的RF线 圈元件以接收MR信号。可拆卸的接收器块包括至少一个数字转换器，其 连接到电连接器并将接收到的MR信号转换成数字格式。可拆卸的接收器 块包括连接到数字转换器的电源，并为操作数字转换器供电。电源可以包 括电池，且该步骤可以包括将电池插入可拆卸的接收器块或将可拆卸的接 收器块从充电站拆开。该步骤可以包括通过可拆卸的接收器块的电源指示 器可视化地确认电源的电源状态。该步骤可以包括通过系统控制台确认电 池或电源的工作状态。该步骤可以包括电池的置换和/或再充电。该步骤可 以包括操作附接机构，其将可拆卸的接收器块紧固到所选局部RF线圈的壳 体。比如在通过目测或者通过系统控制台发现问题的时候，该步骤可以包 括用另一个可拆卸的接收器块置换该可拆卸的接收器块。

在步骤136中由局部RF线圈和附接的可拆卸的接收器块以及MR扫 描器对受检者成像。如参照图1所描述的，MR成像系统重建位于所选局 部RF线圈成像区域内的受检者身体的图像。受检者和/或局部RF线圈可以 重新放置。

在步骤138中，护理人员或操作者将可拆卸的接收器块从局部RF线圈 拆开。该步骤可以包括将可拆卸的接收器附接到充电站或另一个所选的局 部RF线圈。在步骤140中从受检者处移除局部RF线圈。对于不同所选局 部RF线圈和相同可拆卸的接收器块或者对于相同所选局部RF线圈和不同 可拆卸的接收器块，该方法可以重复进行。

应当意识到，结合本文提出的特定示例性实施例，特定的结构和/或功 能特性被描述为并入在定义的元件和/或部件中。然而，预期为了相同或相 似的益处，在适当的情况下这些特性也可以类似地并入在其它元件和/或部 件中。还应当意识到，可以适当地有选择地采用示例性实施例的不同方面， 以便于实现适合期望的应用的其它备选的实施例，其它备选的实施例从而 实现并入在其中的方面的相应的优势。

还应当意识到，本文描述的特定元件或部件通过硬件、软件、固件或 它们的组合来适当地实施其功能。此外，应当意识到，本文描述为合并在 一起的特定的元件在合适的情况下可以是独立的元件，或者是分开的。类 似地，被描述为由一个特定元件执行的多个特定功能可以由独立地工作以 执行独立的功能的多个独特的元件来执行，或者可以将特定的独立功能分 开并且由协同工作的多个独特的元件来执行。或者，在适当的情况下，可 以将本文中其他地方描述和/或示出的互相不同的一些元件或部件在物理 上或功能上组合起来。

简而言之，已经参考优选实施例阐述了本说明。显然，他人在阅读并 理解了本说明后，会想到修改和改变。本发明旨在被解释为包括所有这样 的修改和改变，只要它们处于权利要求书的范围或与其等同方案的范围之 内。换言之，应当意识到可以期望将以上公开的特性和功能中的多个和它 们的替代，组合到许多其它不同的系统或应用中，并且本领域技术人员以 后可以做出的各种当前未被预知或未被预料的改变、修改、变化或改进， 也类似地要被包括在权利要求书中。