使用永磁体阵列的MRI成像系统技术方案

一种组织成像系统(10)，包括：布置成产生不均匀的主磁场(B0)的固定磁体阵列(12)，组织保持架(16)，该组织保持架与磁体阵列(12)相邻并且可操作的使放置在其中的组织(14)围绕和/或沿着坐标轴移动，与组织保持架(16)和磁体(12)相邻的一个或多个RF接收线圈(20)，以及与磁体(12)、RF接收线圈(20)和组织保持架(16)通信的MRI处理器。针对组织(14)的由于被组织保持架(16)相对于磁体移动而产生的不同空间取向，通过利用由磁体(12)和RF接收线圈(20)产生的磁共振信号的空间编码来创建组织(14)的图像。主磁场中的空间不均匀性在空间上调制每个磁共振信号的相位。

MR Imaging System Using Permanent Magnet Array

A tissue imaging system (10) includes: a fixed magnet array (12), a tissue cage (16), an organization cage adjacent to the magnet array (12), and operable one or more RF receiving coils (20) adjacent to the organization cage (16) and the magnet (12) so that the organization (14) placed therein moves around and/or along the coordinate axis, and one or more RF receiving coils (20) adjacent to the organization cage (16) and the magnet (12). An MRI processor for communication between magnet (12), RF receiving coil (20) and tissue cage (16). Aiming at the different spatial orientation of tissue (14) caused by the movement of tissue cage (16) relative to magnet, the image of tissue (14) is created by using the spatial coding of magnetic resonance signals generated by magnet (12) and RF receiving coil (20). Spatial inhomogeneity in the main magnetic field modulates the phase of each magnetic resonance signal in space.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用永磁体阵列的MRI成像系统
本专利技术总体涉及用于对组织，诸如切除的肿瘤或其他组织，进行成像的装置和方法，尤其涉及使用永磁体作为主磁场对组织进行成像的磁共振成像(MRI)系统。
技术介绍
乳腺癌通常采用手术进行治疗，并且然后有可能进行化疗或放射治疗，或者进行这两种治疗。存有两种手术方式：乳房切除术(切除整个乳房)和乳房肿瘤切除术(仅切除肿块)。乳房肿瘤切除术是目前最常见的治疗方法，适合于至少60％的患有乳腺癌的女性。在乳房肿瘤切除术中重要的是取出所有的癌组织，以最小化癌症复发的风险。然而，外科医生避免切除不必要的大组织体积，因为这会对美容效果产生负面影响。为了验证所有的癌组织已被移除，对肿块进行病理检查，以检查肿块的外边缘是否包含癌组织(阳性边缘或阴性边缘)。如果在病理期间在肿块上可追溯地检测到阳性边缘，则在许多情况下需要进行重复手术，以便取出额外的组织。在外科手术过程中，存在的一个未满足的临床需求就是为乳腺癌外科医生提供能够指示被切除的乳房肿块(包括乳房组织的任何额外的“增强”片)的边缘状态的系统，从而如果需要的话，能够切除额外的组织，直到所有边缘被指示为阴性。PCT专利申请PCT/US2011/023101描述了用于确认在切除的肿瘤周围存在健康组织的清晰边缘的系统和方法。该系统包括由成像控制单元控制的成像扫描仪和用于保持切除的组织样本的离体样本架。将样品架的尺寸设计成使得被切除组织的切除的肿块边缘被压在样品架的表面上，使得边缘改变形状，以便具有预定的几何形状。将成像扫描仪相对于样品架定位，使得成像扫描仪获取的不是所有组织的图像(或测量值)，而是具有预定的几何形状并且处于延伸到组织的周向边缘内的敏感区域中的边缘的图像(或测量值)。美国专利申请US20140111202描述了一种便携式磁共振成像(MRI)系统，该系统利用静态极化磁场中的空间非均匀性而不是利用梯度场对图像进行了空间编码。非均匀的静态场用于极化、读出并且编码物体的图像。为了提供空间编码，将磁体围绕物体旋转，以产生许多被不同编码的测量值。
技术实现思路
本专利技术同样旨在提供一种MRI系统，该系统使用永磁体进行组织的体积映射和成像，如下面进一步详细描述的那样。本专利技术被描述为一种2D成像系统，但其可作为3D体积成像系统的一部分使用。本专利技术不局限于在组织周边对清晰的组织边缘进行成像；而是，本专利技术也能够以快速的图像采集来提供组织样本的体积映射。这与PCT/US2011/023101的较慢并且仅能提供组织周边图像的系统形成了对比。因此，根据本专利技术的实施例提供了一种组织成像系统，该系统包括被布置成产生非均匀主磁场(B0)的固定磁体阵列，与磁体阵列相邻并且可操作地使放置在其中的组织围绕和/或沿着坐标轴移动的组织保持架，与组织保持架和磁体相邻的一个或多个RF接收线圈，以及与RF接收线圈和组织保持架通信的MRI处理器，并且对于组织的由于组织保持架相对于磁体移动而产生的不同空间取向，MRI处理器可操作地通过使用由磁体和RF接收线圈产生的磁共振信号的空间编码来构建组织图像，其中主磁场中的空间非均匀性在空间上调制每个磁共振信号的相位。磁体可以以Halbach阵列的方式布置，或者可以是铁芯。RF接收线圈可以是固定的，或者在主磁场内是可移动的。根据本专利技术的一个实施例，磁体可以包括磁轭。根据本专利技术的另一个实施例，磁体包括连接到Halbach阵列的永磁体的磁轭。根据本专利技术的另一个实施例，磁体包括永磁体和一个或多个夹片(shim)。根据本专利技术的一个实施例，一种用于磁共振成像的方法，包括：a)将物体布置在固定磁体阵列内；b)向物体产生射频(RF)场，以便在其中激发自旋；c)从物体接收响应于所产生的RF场的磁共振信号；d)将物体相对于所述磁体移动到不同的取向；e)重复步骤b)-d)多次，以便在多个不同的取向上接收来自物体的磁共振信号；以及f)从接收的磁共振信号中重建物体的图像。附图说明结合附图，从以下的详细描述中将更加全面地了解和理解本专利技术，其中：图1是组织成像系统的简化示意图，该系统是根据本专利技术的一个非限制性实施例构造和操作的；图2是根据本专利技术的一个实施例的用于成像的全局坐标系的简化图；图3是组织成像系统的简化示意图，该系统是根据本专利技术的另一个非限制性实施例构造和操作的，其中采用了一对磁轭和永磁体(例如，“铁芯”拓扑结构)；图4是组织成像系统的简化示意图，该系统是根据本专利技术的另一个非限制性实施例构造和操作的，其中磁轭连接到Halbach阵列的永磁体；图5是组织成像系统的简化示意图，该系统是根据本专利技术的另一个非限制性实施例构造和操作的，添加了一个或多个匀场(shimming)磁体(例如，永磁体)或其他磁性材料(例如，铁片)；以及图6是根据本专利技术的一个实施例的利用PATLOC成像并且通过相对的旋转或位移来解析模糊空间编码磁场的方法的简化图，图6是PATLOC采集的图解说明，示出了CPMG自旋-回波序列以及从中构建的图像。具体实施方式现在参考图1，该图示出了根据本专利技术的一个非限制性实施例构造和操作的组织成像系统10。系统10包括被布置成产生主磁场的固定磁体阵列12，该主磁场是静态磁场(B0)。主磁场的方向由箭头13指示。虽然本专利技术可采用任何种类的磁体进行，例如电磁元件或者永磁体和超导磁体的组合，但在优选的实施例中，磁体12是永磁体，例如但不限于铁或稀土(例如，钕-铁-硼或钐-钴)或其组合，具有或不具有磁性材料的芯。在一个实施例中，磁体12是永磁体，其磁场可以由诸如以其他磁性材料(例如，诸如铁的软磁性材料)为芯的Mu金属(镍-铁软磁性合金)的材料成形，这导致非均匀的极化场(主磁场)。在图1所示的实施例中，磁体12是以Halbach阵列(例如，圆柱形阵列)方式布置的永磁体。图3示出了另一个实施例，其中一对磁轭12A放置在组织14的任一侧上，并且永磁体12B放置在磁轭12A之间，磁轭可以由以其他磁性材料(例如，诸如铁的软磁性材料)为芯的诸如Mu金属(镍-铁软磁性合金)之类的高透磁率材料制成。图4示出了又一个实施例，其中磁轭12A连接到Halbach阵列的永磁体12。这里使用的术语“轭”包括任何具有气隙的磁体布置(例如H形、C形和其他形状，有或没有添加磁性材料芯)。现在参考图2，其示出了用于成像的全局坐标系。2D成像平面是x-y平面，并且沿z轴取每个组织切片。组织样本14放置在组织保持架16中，组织保持架16可围绕诸如保持架16的对称轴的旋转轴18旋转，并且/或者可沿着任何坐标轴位移。再次参照图1，可以在组织14和磁体12附近安装一个或多个RF接收线圈20。在示出的实施例中，具有比RF接收线圈20更多的磁体12，但在其他实施例中，可以具有与磁体相同数量的RF接收线圈，或者可选地，可以具有比磁体更多的RF接收线圈。在一个实施例中，每个RF接收线圈20可以被安装在组织14和一个磁体12之间。在另一个实施例中，RF接收线圈20中的一个或多个可以被安装在磁体12之间。RF接收线圈20收集垂直于B0场的时变RF(B1)磁场，例如指向组织样本14的中心。RF接收线圈20相对于样本高度而言可以是足够大的，使得B1场的强度在整个样品高度上是相对恒定的。如本领域技术人员所公知的，RF接收线圈20感测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组织成像系统(10)，包括：固定磁体阵列(12)，所述固定磁体阵列(12)被布置成产生不均匀的主磁场(B0)；组织保持架(16)，所述组织保持架(16)与所述磁体阵列(12)相邻并且可操作地使放置在其中的组织(14)围绕和/或沿着坐标轴移动；一个或多个RF接收线圈(20)，所述一个或多个RF接收线圈(20)与所述组织保持架(16)和所述磁体(12)相邻；以及MRI处理器(30)，所述MRI处理器(30)与所述RF接收线圈(20)和所述组织保持架(16)通信，并且对于所述组织(14)的由于所述组织保持架(16)相对于所述磁体(12)移动而产生的不同空间取向，可操作地通过使用由所述磁体(12)和所述RF接收线圈(20)产生的磁共振信号的空间编码来构建所述组织(14)的图像，其中所述主磁场中的空间不均匀性在空间上调制每个磁共振信号的相位。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.04 US 62/291,058;2016.05.03 US 62/330,9421.一种组织成像系统(10)，包括：固定磁体阵列(12)，所述固定磁体阵列(12)被布置成产生不均匀的主磁场(B0)；组织保持架(16)，所述组织保持架(16)与所述磁体阵列(12)相邻并且可操作地使放置在其中的组织(14)围绕和/或沿着坐标轴移动；一个或多个RF接收线圈(20)，所述一个或多个RF接收线圈(20)与所述组织保持架(16)和所述磁体(12)相邻；以及MRI处理器(30)，所述MRI处理器(30)与所述RF接收线圈(20)和所述组织保持架(16)通信，并且对于所述组织(14)的由于所述组织保持架(16)相对于所述磁体(12)移动而产生的不同空间取向，可操作地通过使用由所述磁体(12)和所述RF接收线圈(20)产生的磁共振信号的空间编码来构建所述组织(14)的图像，其中所述主磁场中的空间不均匀性在空间上调制每个磁共振信号的相位。2.根据权利要求1所述的组织成像系统(10)，其中，所述磁体(12)被布置在Halbach阵列中。3.根据权利要求1所述的组织成像系统(10)，其中，所述RF接收线圈(20)是固定的。4.根据权利要求1所述的组织成像系统(10)，其中，所述RF接收线圈(20)在所述主磁场内是可移动的。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：摩西·夏皮罗，
申请(专利权)人：明确医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列,IL