專利名稱:用在磁共振成像系統(tǒng)中的空間固定耦合成像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及用于對(duì)動(dòng)物或人進(jìn)行成像的 設(shè)備及方法。特別地，本發(fā)明涉及用多模式成像裝置產(chǎn)生三維活體內(nèi)時(shí)間分辨圖像。
背景技術(shù)：
作為分子成像模式之一的光學(xué)成像是一門新興學(xué)科，其能夠使用生物標(biāo)志物反映活體功能。引入人或動(dòng)物體內(nèi)的生物標(biāo)志物自發(fā)或在刺激作用下發(fā)光，專用探測(cè)器接收這種光。由于探測(cè)器能收集連續(xù)數(shù)據(jù)，因此，其輸出長(zhǎng)時(shí)的功能信息。然而，單一的探測(cè)器僅能提供二維圖像，要確定所發(fā)生過程的具體三維位置，需要影像融合(co-registration)或圖像融合(image fusion)。另外，由于光學(xué)成像所探測(cè)的輻射來(lái)自于漫射輻射(與所遇到的彈道性輻射例如X射線相反)，要重構(gòu)圖像是困難的。因此，為識(shí)別想要功能的位置，需要另一種模態(tài)的成像方法，以提供結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)性、例如CT或MRI。附加模態(tài)得到的圖像與光學(xué)成像器的數(shù)據(jù)相集成或融合，以形成三維數(shù)據(jù)集。另外，每個(gè)模態(tài)都具有其限制性特征光學(xué)成像器需要盡可能大的光密性的空間。而MRI需要能將其與外部磁場(chǎng)相隔離的周圍環(huán)境，并限制在其周圍使用順磁性物體。CT或核醫(yī)療機(jī)器的外周需防護(hù)電離輻射。核醫(yī)療成像設(shè)備還須接近輻射源。
現(xiàn)有技術(shù)表明，要使用光學(xué)成像外加另一模式，需從光學(xué)成像器中提取成像物體，并將其送入另一設(shè)備。例如，申請(qǐng)人為Cable等的美國(guó)專利申請(qǐng)2006/0258941教導(dǎo)了一種實(shí)驗(yàn)主體處理系統(tǒng)，其包括軌道和機(jī)械臂，能在光學(xué)成像器與第二成像系統(tǒng)、主要是MRI之間自動(dòng)移動(dòng)實(shí)驗(yàn)主體。
其它公司提供了具有特殊容器的光學(xué)成像設(shè)備，其中實(shí)驗(yàn)主體通常在麻醉后擱放于該特殊容器中。容器在從一種模式到另一種模式的過程中重新手動(dòng)放置。
上述方法需要實(shí)驗(yàn)主體在各步驟中完全不動(dòng)，并且成像設(shè)備需要是閉合的。然而，甚至在最佳條件下，實(shí)驗(yàn)主體也可能發(fā)生輕微旋轉(zhuǎn)，或未準(zhǔn)確位于成像設(shè)備的中心，甚至僅其呼吸都會(huì)引起所監(jiān)測(cè)功能發(fā)生結(jié)構(gòu)偏差。
美國(guó)專利申請(qǐng)2008/0087833公開了一種多模式探測(cè)系統(tǒng)，用于對(duì)感興趣區(qū)域、包括病人的器官(例如胸或腦)進(jìn)行成像。使用Y探測(cè)器和在可旋轉(zhuǎn)臺(tái)上旋轉(zhuǎn)的X射線探測(cè)器來(lái)掃描感興趣區(qū)域，以產(chǎn)生單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像(SPECT)和“顯微CT”圖像。然而，由于Y射線無(wú)法在磁體孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)，且機(jī)器的電子部件會(huì)受到離子輻射的損害，因此該裝置并不適于MR成像。所公開的系統(tǒng)與光學(xué)成像也不兼容，因?yàn)楣鈱W(xué)成像需要光密封性裝置。還公開了數(shù)個(gè)設(shè)備，這些設(shè)備能使接收線圈部分或全部從MRI內(nèi)移除，而同時(shí)病人仍留在MRI內(nèi)。例如，申請(qǐng)人為Wu等的美國(guó)專利6，591，128公開了一種射頻線圈系統(tǒng)，其具有可拆卸、可再定位或可互換的部件。該發(fā)明旨在提供一種方案，以解決因使用單獨(dú)的接收線圈而產(chǎn)生的問題，即，單獨(dú)的接收線圈設(shè)置在MRI設(shè)備內(nèi)本已擁擠的空間中，限制了系統(tǒng)能容納的附加測(cè)量設(shè)備的數(shù)量和種類。該發(fā)明所公開的射頻線圈系統(tǒng)尤其適用于進(jìn)行腦成像；具體地，使系統(tǒng)能容納例如管道和其它治療性或生命維持裝置等醫(yī)療裝置，以及容納例如用于功能性MRI研究的探針等器械。
申請(qǐng)人:為Kroeckel的美國(guó)專利7，266，406公開了另一種用于構(gòu)建具有可移動(dòng)式接收線圈的MRI器械的方法。該發(fā)明公開了一種器械，其中，可通過將線圈朝向或遠(yuǎn)離患者身體移動(dòng)而改變接收線圈到患者身體的距離。該發(fā)明的目的是，使接收線圈與能容納附加器械的體積之間緊密接觸的精度增大，并通過限制患者在由前述的容納器與患者身體緊密接觸而形成的全封閉空間內(nèi)停留的時(shí)間來(lái)使患者安心。該發(fā)明未提供任何用于使接收線圈平行于主磁場(chǎng)軸線(即，與在獲取MRI信息過程中實(shí)驗(yàn)主體平躺所位于的平面平行)移動(dòng)的裝置。相反，該發(fā)明提供了多個(gè)沿軸設(shè)置的接收線圈，而實(shí)驗(yàn)主體物理地移動(dòng)進(jìn)入特殊的接收線圈。顯然，多個(gè)接收線圈增加了 MRI系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性。
具有可移動(dòng)式接收線圈的MRI系統(tǒng)的第三個(gè)例子是申請(qǐng)人為Martin等的美國(guó)專利6，275，722，該發(fā)明公開了一種具有射頻線圈的MRI系統(tǒng)，該射頻線圈可從感興趣區(qū)域上方掃過。該發(fā)明中的接收線圈用于掃過患者身體內(nèi)的感興趣體積，首要地，通過對(duì)實(shí)施手術(shù) 的小體積組織進(jìn)行精確的MRI成像，以使外科醫(yī)生確定手術(shù)(例如，腫瘤切除)是否成功。
所有這些設(shè)計(jì)都受限于一個(gè)附加缺點(diǎn)當(dāng)接收線圈所探測(cè)的體積位于MRI靜態(tài)磁場(chǎng)的中點(diǎn)時(shí)，可獲得最佳空間分辨率；然而，上述專利所公開的設(shè)計(jì)無(wú)一例能將所研究的體積與接收線圈同時(shí)放置在該中點(diǎn)。
申請(qǐng)人:為DeSilets等的美國(guó)專利6，961，606公開了一種多模式醫(yī)療成像系統(tǒng)，其中，可對(duì)單個(gè)患者應(yīng)用多個(gè)X射線斷層成像掃描儀。在該器械中，移動(dòng)患者以依次通過不同的掃描儀。雖然這種設(shè)備不像任何其它探針技術(shù)所需的那樣需要用于MRI的拆卸的接收線圈，然而，其又面臨著另一問題。由于患者是從一點(diǎn)物理地移至另一點(diǎn)，因此，隨后必須要使不同掃描儀產(chǎn)生的圖像相互匹配，而這將面臨匹配精確度的問題。例如，可能無(wú)法準(zhǔn)確地確定MRI圖像中的一個(gè)特征是否作為第二幅圖像中的同一特征而起源于同一點(diǎn)，尤其當(dāng)該特征的尺寸較小，或其發(fā)出的信號(hào)較弱時(shí)。
因此，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，長(zhǎng)期以來(lái)需求一種成像設(shè)備和方法，用于提供內(nèi)部、主體和身體組織的長(zhǎng)時(shí)精確三維圖像。另外，長(zhǎng)期以來(lái)需求一種成像設(shè)備和方法，用于精確地提供內(nèi)部主體和身體組織的實(shí)時(shí)三維圖像，該三維圖像由NMR所得圖像和光學(xué)所得圖像構(gòu)成。另外，長(zhǎng)期以來(lái)需求一種成像設(shè)備和方法，用于精確提供內(nèi)部身體活動(dòng)的實(shí)時(shí)三維圖像。最后，長(zhǎng)期以來(lái)需求一種成像設(shè)備和方法，用于精確提供內(nèi)部病理學(xué)身體活動(dòng)的實(shí)時(shí)三維圖像。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種磁共振成像系統(tǒng)中的新型空間固定耦合成像設(shè)備(SFCID)，用于產(chǎn)生組合的結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)功能性光圖像。所述空間固定耦合成像設(shè)備從功能上合并了可操作式成像系統(tǒng)(maneuverable imaging system, MIS)與稱合成像系統(tǒng)(coupled imagingsystem, CIS)。該可操作式成像系統(tǒng)(MIS)尤其包括成像平臺(tái)(MP)，該成像平臺(tái)容納有位于絕緣外殼內(nèi)的固定主體。所述成像平臺(tái)(頂P)包含在射頻線圈系統(tǒng)(RFCS)內(nèi)，用于對(duì)主體的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域進(jìn)行成像。該射頻線圈系統(tǒng)(RFCS)適于將位于至少一個(gè)絕緣外殼線圈的(i)至少一個(gè)導(dǎo)電接收線圈，和/或(ii)至少一部分成像平臺(tái)其中之一以不小于約3mm的精度可逆地移至至少一個(gè)固定位置，同時(shí)主體仍保持在可操作式成像系統(tǒng)(MIS)內(nèi)。所述射頻線圈系統(tǒng)(RFCS)尤其包括機(jī)械移動(dòng)系統(tǒng)(MTS)，該機(jī)械移動(dòng)系統(tǒng)(MTS)適于使固定主體線性移動(dòng)，并將固定主體的位置反復(fù)固定在約3mm到約60mm的范圍內(nèi)。所述射頻線圈系統(tǒng)(RFCS)還包括用于將外殼連接至機(jī)械移動(dòng)系統(tǒng)(MTS)的連接裝置(AM)。
所述耦合成像系統(tǒng)(CIS)適于對(duì)固定主體的至少一個(gè)特定區(qū)域進(jìn)行成像，并合并以下二者(i)至少一個(gè)MRD成像模塊(MRD imaging module, MIM),用于提供三維結(jié)構(gòu)圖像；與(ii)至少一個(gè)光學(xué)成像模塊(optical imaging module, 0IM),其與成像平臺(tái)(IMP)相連，用于探測(cè)固定主體區(qū)域發(fā)射或反射的光子，以產(chǎn)生固定主體的功能性活動(dòng)部位區(qū)域的實(shí)時(shí)功能性光圖像。因此，耦合的MRD成像模塊(MIM)和光學(xué)成像模塊(OIM)功能性地合并于成像平臺(tái)GMP)中，以提供位于可確定的具體體積內(nèi)的固定主體區(qū)域的一幅或多幅多模式融合實(shí)時(shí)圖像。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，所述射頻線圈選自螺線管、亥姆霍茲線圈和表面線圈。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，上述定義的磁共振成像系統(tǒng)進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)以下模塊(a)絕緣外殼,其界定了感興趣體積(volume of interest, VOI) ; (b)磁體,其適于產(chǎn)生穩(wěn)定磁場(chǎng)，該穩(wěn)定磁場(chǎng)具有位于感興趣體積(VOI)內(nèi)的已定義磁場(chǎng)線；(c)多個(gè)線圈，其適于在感興趣體積(VOI)內(nèi)形成磁場(chǎng)梯度；(d)至少一個(gè)絕緣外殼線圈(non-conductivehousing coil, NCHC),適于施加射頻福射脈沖，以激發(fā)感興趣體積(VOI)中的固定主體內(nèi)的核自旋；以及(e)至少一個(gè)導(dǎo)電接收線圈(conductive receiver coil, CRC),其位于絕緣外殼線圈(NCHC)內(nèi)。所述導(dǎo)電接收線圈(CRC)適于優(yōu)化對(duì)諧振信號(hào)的接收，所述諧振信號(hào)從感興趣體積(V0I)內(nèi)的確定的具體體積內(nèi)的固定主體發(fā)出。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，至少一個(gè)固定位置位于絕緣外殼的外部。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，其中固定位置之一為一點(diǎn)，在該點(diǎn)處，沿穩(wěn)定磁場(chǎng)的中點(diǎn)產(chǎn)生最佳接收，所述穩(wěn)定磁場(chǎng)沿著磁場(chǎng)軸線。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，至少一個(gè)固定位置位于體積的外部，且其中一個(gè)固定位置為一點(diǎn)，在該點(diǎn)處，沿穩(wěn)定磁場(chǎng)的中點(diǎn)產(chǎn)生最佳接收，所述穩(wěn)定磁場(chǎng)沿著磁場(chǎng)軸線。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，成像平臺(tái)(IMP)為床、手術(shù)臺(tái)、吊床狀家具、擔(dān)架或類似物。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，以上任一定義的磁共振成像系統(tǒng)進(jìn)一步包括(a)第二機(jī)械移動(dòng)系統(tǒng)(MTS)，其適于使固定主體進(jìn)行線性移動(dòng)，并將固定主體的位置反復(fù)固定在約3mm到約60mm的范圍內(nèi)；以及(b)連接裝置(AM)，用于將成像平臺(tái)(MP)或部分成像平臺(tái)(MP)連接至機(jī)械移動(dòng)系統(tǒng)(MTS);其中，成像平臺(tái)(MP)適于獨(dú)立于導(dǎo)電接收線圈(CRC)而相對(duì)于確定的特定體積可逆地移動(dòng)。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，連接裝置(AM)適于將與成像平臺(tái)(IMP)相連的機(jī)械移動(dòng)系統(tǒng)(MTS)連接至與導(dǎo)電接收線圈(CRC)相連的機(jī)械移動(dòng)系統(tǒng)(MTS)，和/或其中成像平臺(tái)(IMP)和導(dǎo)電接收線圈(CRC)的運(yùn)動(dòng)是相互依存的。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，光學(xué)成像模塊(OIM)尤其包括(a)多個(gè)探測(cè)器，這些探測(cè)器功能上地納入外殼的周界內(nèi)；以及(b)用于將信號(hào)從每個(gè)探測(cè)器傳輸至位于體積外部的控制器的裝置。將多個(gè)探測(cè)器功能上地納入外殼的周界內(nèi)，能產(chǎn)生組合的結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)功能性光圖像。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，光學(xué)成像模塊(OIM)尤其包括(a)多個(gè)光纖,這些光纖功能上地納入外殼的周界內(nèi)；以及(b)用于將信號(hào)從每個(gè)光纖傳輸至位于體積外部的控制器的裝置。將多個(gè)光纖功能上地納入外殼的周界內(nèi)，能產(chǎn)生組合的結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)功能性光圖像。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，耦合成像系統(tǒng)(CIS)提供了一種成像方法，選自(a)熒光光譜法；(b)單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像法(SPECT) ; (c)陽(yáng)離子發(fā)射層析X射線成像法(PET)，以及以上任意組合。多個(gè)探測(cè)器和/或光纖優(yōu)選地適于探測(cè)至少一種附加成像方法的典型信號(hào)。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，空間固定的耦合成像設(shè)備(SFCID)適于進(jìn)行三維多模式成像。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，上述裝置配備有磁共振設(shè)備(MRD)的自緊固籠，用于在其中提供同質(zhì)、穩(wěn)定且均勻的磁場(chǎng)，其特征是具有外部殼，該外部殼包括至少三個(gè)順時(shí)針或逆時(shí)針地預(yù)先排列的活動(dòng)連接式疊加壁。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，磁共振設(shè)備(MRD)的自緊固籠尤其包括(a)至少六個(gè)側(cè)部磁 體，其等分為面對(duì)面朝向的兩組，并與籠壁磁性連接，其特征是具有外部殼，該外部殼包括至少三個(gè)活動(dòng)連接式疊加壁，這些疊加壁以與籠壁相同的預(yù)定形態(tài)設(shè)置，從而增強(qiáng)了籠內(nèi)磁場(chǎng)的整體強(qiáng)度；(b)至少兩個(gè)磁極片，面對(duì)面朝向地設(shè)置在側(cè)部磁體之間；以及(C)至少兩個(gè)位于磁極片上的主磁體，其面對(duì)面朝向地設(shè)置，在籠內(nèi)產(chǎn)生靜態(tài)磁場(chǎng)。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，自緊固籠的外形為多面體，例如四面體、五面體和六面體。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，疊加壁和磁極片為金屬合金、優(yōu)選地為軟鐵合金。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，至少一個(gè)籠壁通過突出邊緣連接件與其鄰接壁相互連接，所述突出邊緣連接件具有公差，以使籠壁產(chǎn)生位移，并防止籠內(nèi)磁場(chǎng)發(fā)生泄漏。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，至少一部分側(cè)部磁體為超導(dǎo)體或鐵磁體。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，磁極片由空氣間隔以預(yù)定距離(F)分隔。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，磁極片區(qū)域、側(cè)部磁體的尺寸(即其厚度C、寬度D和長(zhǎng)度E)以及主磁體和空氣間隔(F)確定了磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)均勻性。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，自緊固籠進(jìn)一步包括至少一個(gè)角磁體，其適于調(diào)節(jié)其中的磁場(chǎng)。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，角磁體形成多面體、圓柱體或其任意組合。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，至少一個(gè)圓柱形角磁體包括至少一個(gè)孔，該孔沿著角磁體的縱軸延伸，以容納選裝裝置，該旋轉(zhuǎn)裝置用于調(diào)節(jié)籠內(nèi)磁場(chǎng)。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，至少一個(gè)圓柱形角磁體是順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，角磁體位于鄰近籠的角落的預(yù)定位置，以對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行與調(diào)節(jié)。角磁體位于磁極片外部、磁極片內(nèi)部、側(cè)部磁極之間、距離磁極片和側(cè)部磁體任意距離或其任意組合。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，角磁體由參數(shù)進(jìn)行限定，即，磁體的磁通線與磁極片邊緣之間的角度(a )、其長(zhǎng)度(A)和寬度(B)。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，提供了一種獲取上述任一自緊固籠的方法，其特征是該籠具有外部殼，所述方法尤其包括疊加至少三個(gè)活動(dòng)連接式壁、以在其中提供同質(zhì)、穩(wěn)定并均勻的磁場(chǎng)的步驟。該方法還可包括用于構(gòu)建自緊固籠和其中封裝著的腔的步驟；疊加的角磁體使其中形成同質(zhì)、穩(wěn)定并均勻的磁場(chǎng)。所述方法可包括調(diào)整角度a以優(yōu)化磁場(chǎng)均勻性的步驟。所述方法可包括這些步驟旋轉(zhuǎn)一個(gè)或多個(gè)圓柱形角磁體、以對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行精確調(diào)節(jié)；引導(dǎo)磁通線；抵消磁體材料加工過程中由雜質(zhì)形成的磁場(chǎng)。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如上任一所述的設(shè)備尤其包括至少一個(gè)中央處理器(CentralProcessing Unit, CPU),用于處理和合并接收自至少一個(gè)MRD成像模塊(MRD imagingmodule, MIM)的三維圖像，以及接收自至少一個(gè)光學(xué)成像模塊(optical imaging module,0頂)的實(shí)時(shí)功能性光圖像。中央處理器(CPU)可能配備有用于顯示三維MRD圖像和實(shí)時(shí)光圖像的裝置。中央處理器(CPU)還可具有用于在固定主體區(qū)域區(qū)別實(shí)時(shí)光圖像與三維NMR圖像的裝置，以使固定主體區(qū)域的功能性活動(dòng)部分為實(shí)時(shí)可識(shí)別的。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如上任一所述的設(shè)備的MRD模塊包括CT分析裝置和/或MRI分析裝置。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如上任一所述的設(shè)備的MRD模塊配備有二維傅里葉變換(2DFT)裝置和切片選擇裝置，用于構(gòu)建至少一部分圖像，還/或配備有三維傅里葉變換(3DFT)裝置，用于構(gòu)建至少一部分圖像。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如上任一所述的設(shè)備的MRD模塊配備有用于構(gòu)建圖像的投射
重構(gòu)裝置。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如上任一所述的設(shè)備的MRD模塊配備有用于構(gòu)建圖像的逐點(diǎn)式圖像構(gòu)建裝置。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如上任一所述的設(shè)備的MRD模塊配備有用于構(gòu)建圖像的逐行式圖像構(gòu)建裝置。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如上任一所述的設(shè)備的MRD模塊配備有用于構(gòu)建圖像的靜態(tài)磁場(chǎng)梯度圖像構(gòu)建裝置。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如上任一所述的設(shè)備的MRD模塊配備有用于構(gòu)建圖像的射頻磁場(chǎng)梯度圖像構(gòu)建裝置。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如上任一所述的光學(xué)成像模塊包括光探測(cè)器陣列，該光探測(cè)器陣列包括多個(gè)以預(yù)定方式圍繞成像平臺(tái)分布的光探測(cè)器，用于提供固定主體區(qū)域的三維實(shí)時(shí)光圖像。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如上任一所述的光學(xué)成像模塊配備有用于探測(cè)固定主體區(qū)域的生物體發(fā)光的裝置。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如上任一所述的光學(xué)成像模塊配備有用于探測(cè)固定主體區(qū)域的化學(xué)發(fā)光的裝置。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如上任一所述的光學(xué)成像模塊配備有用于探測(cè)固定主體區(qū)域的熒光的裝置。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如上任一所述的光學(xué)成像模塊配備有用于探測(cè)固定主體區(qū)域的近紅外熒光的裝置。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如上任一所述的光學(xué)成像模塊配備有用于對(duì)固定主體區(qū)域進(jìn)行單光子放射計(jì)算機(jī)輔助斷層成像(single photon emission computed tomographicimaging, SPECT )的裝置。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如上任一所述的光學(xué)成像模塊包括用于對(duì)固定主體區(qū)域進(jìn)行正子方文身寸斷層成像(Positron Emission Tomographic imaging, PET)的裝置。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，在根據(jù)權(quán)利要求
I的磁共振成像系統(tǒng)中，光學(xué)成像模塊包括光子計(jì)數(shù)靈敏度裝置。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如上任一所述的光學(xué)成像模塊包括用于選擇性地探測(cè)從固定主體區(qū)域返回的激勵(lì)脈沖的裝置。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如上任一所述的光學(xué)成像模塊包括用于同步激勵(lì)脈沖的裝置。[0049]在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如上任一所述的固定主體為小型哺乳動(dòng)物。優(yōu)選但非排他性地,固定主體選自人類、哺乳動(dòng)物、生物標(biāo)本、生物器官、鼠、嚙齒類動(dòng)物、鳥類、爬行動(dòng)物、兩棲動(dòng)物、活體內(nèi)生物組織或器官、活體外生物組織或器官。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，還公開了一種從功能上合并可操作式成像系統(tǒng)(MIS)與耦合成像系統(tǒng)(CIS)、以產(chǎn)生組合的結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)功能性光圖像的方法。該方法尤其包括一個(gè)或多個(gè)以下步驟(a)提供空間固定耦合成像設(shè)備(SFCID)，其位于磁共振成像系統(tǒng)中，用于為可操作式成像系統(tǒng)(MIS)配備成像平臺(tái)(IMP)，該成像平臺(tái)容納有位于絕緣外殼內(nèi)的固定主體；(b)提供位于射頻線圈系統(tǒng)(RFCS)內(nèi)的成像平臺(tái)(MP)，該成像平臺(tái)(MP)用于對(duì)主體的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域進(jìn)行成像；(c)為射頻線圈系統(tǒng)(RFCS)提供裝置，該裝置用于以不小于約3_的精度將位于至少一個(gè)絕緣外殼線圈的(i)至少一個(gè)導(dǎo)電接收線圈(CRC)，和/或
(ii)至少一部分成像平臺(tái)其中之一可逆地移至至少一個(gè)固定位置，同時(shí)主體仍保持在可操作式成像系統(tǒng)(MIS)內(nèi)；(d)進(jìn)一步為射頻線圈系統(tǒng)(RFCS)提供機(jī)械移動(dòng)系統(tǒng)(MTS)和連接裝置(AM)，連接裝置(AM)用于通過機(jī)械移動(dòng)系統(tǒng)(MTS)將外殼連接至機(jī)械移動(dòng)系統(tǒng)(MTS)， 機(jī)械移動(dòng)系統(tǒng)(MTS)使固定主體線性移動(dòng)，并將固定主體的位置反復(fù)固定在約3mm到約60_的范圍內(nèi)；(e)對(duì)固定主體的至少一個(gè)特定區(qū)域進(jìn)行成像，這一步驟是通過合并以下二者來(lái)實(shí)現(xiàn)的(i )用于提供三維結(jié)構(gòu)圖像的至少一個(gè)MRD成像模塊(MM);與(ii )至少一個(gè)光學(xué)成像模塊(0IM)，其與成像平臺(tái)(MP)相連，用于探測(cè)固定主體區(qū)域發(fā)射或反射的光子，以產(chǎn)生固定主體的功能性活動(dòng)部位區(qū)域的實(shí)時(shí)功能性光圖像；(f)在成像平臺(tái)(MP)中功能性地合并MRD成像模塊(MIM)和光學(xué)成像模塊(0IM)，以提供位于可確定的具體體積內(nèi)的固定主體區(qū)域的一幅或多幅多模式融合實(shí)時(shí)圖像。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，所述方法包括如下步驟(a)將固定主體引入由磁體產(chǎn)生的穩(wěn)定磁場(chǎng)內(nèi)的可確定特定位置；(b)將位置可設(shè)的絕緣外殼線圈(NCHC)靠近固定主體放置，以使得絕緣外殼線圈(NCHC)的位置固定在約3_到約60_內(nèi)，從而使至少一部分感興趣體積位于由絕緣外殼線圈(NCHC)界定的體積內(nèi)；(c)根據(jù)預(yù)定的成像協(xié)議施加射頻脈沖和磁場(chǎng)梯度，從而激發(fā)感興趣體積內(nèi)的核磁化；(d)接收由激發(fā)的核磁化在絕緣外殼線圈(NCHC)內(nèi)產(chǎn)生的射頻成像信號(hào)；以及(e)從接收到的磁共振圖像信號(hào)以及絕緣外殼線圈(NCHC)的位置，重構(gòu)可確定的特定體積的磁共振圖像。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，還公開了一種用于對(duì)來(lái)自預(yù)定特定體積發(fā)出的共振信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化接收的方法，其中，將絕緣外殼線圈(NCHC)靠近主體放置的步驟進(jìn)一步包括將絕緣外殼線圈(NCHC)放置在沿著磁場(chǎng)軸線的穩(wěn)定磁場(chǎng)中點(diǎn)的某點(diǎn)處。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，還公開了一種如上所述的方法，其中該方法尤其包括以下步驟(a)將固定主體引入可確定的特定位置，該位置位于作為包括由磁體產(chǎn)生的穩(wěn)定磁場(chǎng)內(nèi)的內(nèi)部的至少一部分的體積內(nèi)，且圍繞多個(gè)探測(cè)器排列的周界；(b)將位置可設(shè)的射頻接收線圈靠近主體放置，以使得射頻接收線圈固定在Xmm以內(nèi)，從而使至少一部分感興趣體積位于由線圈所界定的體積內(nèi)；(c)通過根據(jù)預(yù)定成像協(xié)議施加射頻脈沖和磁場(chǎng)梯度，在感興趣體積內(nèi)激發(fā)核磁化；(d)接收由所激發(fā)的核磁化在射頻接收器線圈內(nèi)產(chǎn)生的射頻成像信號(hào)；(e)從所接收的磁共振圖像信號(hào)以及射頻接收器線圈的位置，來(lái)重構(gòu)感興趣體積的磁共振圖像；以及(f)將來(lái)自多個(gè)探測(cè)器中的至少每一個(gè)的信號(hào)傳輸至位于體積外部的控制器，相對(duì)于步驟(C)，該傳輸開始于預(yù)定時(shí)間，且持續(xù)預(yù)定時(shí)長(zhǎng)X，其中X為整數(shù)，例如X為約0. Imm到50mm、約5mm到約500mm、約50mm到I. 5m之間等。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，還公開了如上所述的方法，其中至少一種其它成像技術(shù)選自Ca)熒光光譜學(xué)；(b)單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像(SPECT) ; (C)陽(yáng)離子發(fā)射層析X射線成像法(PET);以及(d)以上任意組合。


為理解本發(fā)明及其實(shí)施，以下將結(jié)合附圖、非限制性地描述數(shù)個(gè)一些優(yōu)選實(shí)施例，其中
圖I為新型空間固定耦合成像設(shè)備(SFCID)的示意圖，其用于產(chǎn)生組合的結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)功能性光圖像；根據(jù)本發(fā)明在此所公開的一個(gè)實(shí)施例，該新型空間固定耦合成像設(shè)備(SFCID)從功能上合并了可操作式成像系統(tǒng)(MIS)與耦合成像系統(tǒng)(CIS)；
圖2為根據(jù)本發(fā)明在此所公開的一個(gè)實(shí)施例的MRI系統(tǒng)的示意圖，該MRI系統(tǒng)合并有位置可設(shè)的MRI接收線圈組件；
圖3為根據(jù)本發(fā)明在此所公開的一個(gè)實(shí)施例的MRI系統(tǒng)的示意圖，該MRI系統(tǒng)合并有位置可設(shè)的MRI接收線圈和可獨(dú)立移動(dòng)的基座；
圖4a和圖4b分別為根據(jù)本發(fā)明在此所公開的一個(gè)實(shí)施例的MRI系統(tǒng)的側(cè)視圖和前視圖，該MRI系統(tǒng)合并有位置可設(shè)的MRI接收線圈和第二種成像方法所用的裝置；
圖5為根據(jù)本發(fā)明在此所公開的一個(gè)實(shí)施例的集成式功能成像模式和結(jié)構(gòu)成像模式的圖示；
圖6為根據(jù)本發(fā)明在此所公開的一個(gè)實(shí)施例的、用于獲取固定的非移動(dòng)主體的集成式(融合的)實(shí)時(shí)(功能性)圖像的方法的圖示。
具體實(shí)施方式
以下說(shuō)明書以及本發(fā)明的全部章節(jié)都用于使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠使用本發(fā)明，并將發(fā)明人構(gòu)思出的最佳模式付諸實(shí)踐。然而，由于本發(fā)明總的原則已限定為提供使用多模式成像設(shè)備而產(chǎn)生活體實(shí)時(shí)圖像的裝置和方法，因此，各種修正例對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)都是顯而易見的。
應(yīng)當(dāng)理解的是，上述對(duì)方法和裝置的說(shuō)明應(yīng)當(dāng)解釋為包括用于實(shí)施方法、以及使用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟知的任何類型的裝置的方法，在此無(wú)需對(duì)這些進(jìn)行詳細(xì)描述來(lái)使本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)踐本發(fā)明。
在此使用的術(shù)語(yǔ)“磁共振設(shè)備(magnetic resonance device, MRD)”是指任何磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)、任何核磁共振(Nuclear MagneticResonance, NMR)分光鏡、任何電子自旋共振(Electron Spin Resonance, ESR)分光鏡、任何核四極共振(Nuclear Quadruple Resonance, NQR)或其任意組合。
術(shù)語(yǔ)“模式、模態(tài)”在此非限制性地指本發(fā)明的設(shè)備的特性，即設(shè)備具有一種以上的用于產(chǎn)生一副或多幅圖像的裝置。在優(yōu)選實(shí)施例中，設(shè)備具有核磁共振(NMR)裝置或模式，以產(chǎn)生主體的圖像，例如MRI或CT，并且同一設(shè)備還具有光學(xué)裝置或模式，用于產(chǎn)生同一主體的圖像。核磁共振(NMR)裝置和光學(xué)裝置都可產(chǎn)生實(shí)時(shí)圖像。
術(shù)語(yǔ)“結(jié)構(gòu)成像”在此非限制性地指基于核磁共振(NMR)的成像技術(shù)、方法、裝置和設(shè)備，這些都用于構(gòu)建結(jié)構(gòu)圖像，例如計(jì)算機(jī)輔助斷層成像(CT)或磁共振(MR)成像器。
術(shù)語(yǔ)“功能性成像“在此非限制性地指一種光學(xué)成像技術(shù)、方法、裝置和設(shè)備，用于探測(cè)或測(cè)量有機(jī)體、組織、器官或身體部位或部分的變化。這些功能非限制性地為新陳代謝、血流、局部化學(xué)成分和吸收，以及其它任何用于分子成像的模式。這些功能可由光學(xué)探測(cè)器或傳感器進(jìn)行探測(cè)，這些探測(cè)器或傳感器適用于選自下組的任何技術(shù)、方法或裝置光學(xué)成像、光學(xué)突光成像、分子成像、生物體發(fā)光、化學(xué)發(fā)光、突光發(fā)光、UV、IR和/或可見光、單光子放射計(jì)算機(jī)輔助斷層成像(SPECT)和正子放射斷層成像(PET)。
在此使用的術(shù)語(yǔ)“主體”指全部或部分插入磁共振成像(MRI)系統(tǒng)的靜態(tài)磁場(chǎng)中、以獲取至少一幅磁共振圖像的任何物體或活的生物。
在此使用的術(shù)語(yǔ)“感興趣體積”指想要獲取圖像的對(duì)象內(nèi)的體積。因此，感興趣體積可以是例如全部主體、主體內(nèi)的器官、或主體器官內(nèi)的特定體積(例如，疑似存在腫瘤的部位)。在此使用的術(shù)語(yǔ)“基座”指任何物體，在使用MRI系統(tǒng)獲取磁共振圖像時(shí)，該物體表面上擱置有主體。作為一個(gè)非限制性實(shí)施例，主體所擱置的表面為物體的上表面，且大致為平面的。基座可移至位于MRI外部的位置。
在此使用的術(shù)語(yǔ)“線圈”指任何大致為圓形或螺旋形的導(dǎo)電部件，特別指適于用在射頻發(fā)射傳輸或接收中的導(dǎo)電部件。
在此使用的術(shù)語(yǔ)“中點(diǎn)”與磁場(chǎng)有關(guān)，是指沿著磁場(chǎng)軸線、距離垂直于磁場(chǎng)軸線的兩個(gè)平面等距的點(diǎn)，所述兩個(gè)平面形成預(yù)定體積的兩個(gè)邊界。
在此使用的術(shù)語(yǔ)“探測(cè)器”指一裝置，該裝置適于測(cè)量碰撞在其上的信號(hào)強(qiáng)度并將該強(qiáng)度傳輸至記錄設(shè)備。探測(cè)器整體上包括要將所接收的信號(hào)轉(zhuǎn)換至與信號(hào)強(qiáng)度成比例的電流、電壓或數(shù)字的全部必要的電子(和當(dāng)信號(hào)由光子組成的光學(xué))元件，以及用于將所述電流、電壓或數(shù)字傳遞至適當(dāng)?shù)挠涗浽O(shè)備的裝置。
在此使用的術(shù)語(yǔ)“多個(gè)”非限制性地指任何等于或大于I的整數(shù)。
在此使用的術(shù)語(yǔ)“約”指定義值上下25%的范圍。
參見圖1，其為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的磁共振成像系統(tǒng)的非限制性示意框圖。該磁共振成像系統(tǒng)包括新型空間固定耦合成像設(shè)備(SFCID)，用于產(chǎn)生組合的結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)功能性光圖像。該空間固定耦合成像設(shè)備從功能上合并了可操作式成像系統(tǒng)(MIS)與耦合成像系統(tǒng)(CIS)。該可操作式成像系統(tǒng)(MIS)尤其包括成像平臺(tái)(MP)，該成像平臺(tái)容納有位于絕緣外殼內(nèi)的固定主體。所述成像平臺(tái)(頂P)包含在射頻線圈系統(tǒng)(RFCS)內(nèi)，用于對(duì)主體的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域進(jìn)行成像。該射頻線圈系統(tǒng)(RFCS)適于將位于至少一個(gè)絕緣外殼線圈的
(i)至少一個(gè)導(dǎo)電接收線圈，和/或(ii)至少一部分成像平臺(tái)(IMP)其中之一以不小于約3_的精度可逆地移至至少一個(gè)固定位置，同時(shí)主體仍保持在可操作式成像系統(tǒng)(MIS)內(nèi)。
所述射頻線圈系統(tǒng)(RFCS)尤其包括機(jī)械移動(dòng)系統(tǒng)(MTS)，該機(jī)械移動(dòng)系統(tǒng)(MTS)適于使固定主體線性移動(dòng)，并將固定主體的位置反復(fù)固定在約3mm到約60mm的范圍內(nèi)。所述射頻線圈系統(tǒng)(RFCS)還包括用于將外殼連接至機(jī)械移動(dòng)系統(tǒng)(MTS)的連接裝置(AM)。所述耦合成像系統(tǒng)(CIS)適于對(duì)固定主體的至少一個(gè)特定區(qū)域進(jìn)行成像，并合并以下二者(i )至少一個(gè)MRD成像模塊(MIM)，用于提供三維結(jié)構(gòu)圖像；與(ii )至少一個(gè)光學(xué)成像模塊(0頂)，其與成像平臺(tái)(MP)相連，用于探測(cè)固定主體區(qū)域發(fā)射或反射的光子，以產(chǎn)生固定主體的功能性活動(dòng)部位區(qū)域的實(shí)時(shí)功能性光圖像。因此，在成像平臺(tái)(IMP)中功能性地合并耦合MRD成像模塊(MIM)和光學(xué)成像模塊(OIM)，以提供位于可確定的具體體積內(nèi)的固定主體區(qū)域的一幅或多幅多模式融合實(shí)時(shí)圖像。
參見圖2，其為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的空間固定耦合成像設(shè)備(SFCID) 10的示意圖(側(cè)視圖)，其包括本發(fā)明所公開的接收線圈組件。MRI室100外部的磁體(未圖示)產(chǎn)生了靜態(tài)磁場(chǎng)。該磁體可以是具有任意適當(dāng)形狀的超導(dǎo)磁體或永磁體。這種磁體和線圈的設(shè)計(jì)和構(gòu)成是現(xiàn)有技術(shù)中已知的。傳輸線圈101位于MRI室100的外部，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)原理，傳輸線圈101提供射頻脈沖以激發(fā)靜態(tài)磁場(chǎng)內(nèi)的磁核。主體102 (在此為鼠)放置于室100內(nèi)，以使得感興趣體積位于靜態(tài)磁場(chǎng)內(nèi)和由傳輸線圈101所封裝的體積內(nèi)；在另一是實(shí)力中，主體102為人類，且MRI器械適于獲取整個(gè)人體的圖像。
在替代性實(shí)施例中，主體身體僅有一部分(例如，頭或肢體)位于室100內(nèi)；在更多替代性實(shí)施例中，主體不是人類(例如非限制性地，主體可以是小動(dòng)物，例如鼠或兔；一般地，在這些實(shí)施例中，整個(gè)動(dòng)物位于室內(nèi))。在所示實(shí)施例中，主體102擱放于基座106或類 似家具上。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，(i)線圈101和103都位于外殼100的內(nèi)部，或(ii)如圖所不，線圈101位于外殼的外部,線圈103位于外殼的內(nèi)部。
接收線圈103大致環(huán)繞感興趣體積，因此其可設(shè)計(jì)為例如環(huán)繞主體的整個(gè)身體、其肢體或部分身體，具體取決于感興趣體積內(nèi)的特定位置。接收線圈103盡量靠近感興趣體積放置。接收線圈可以是任何類型的射頻線圈，例如螺線管、亥姆霍茲線圈和表面線圈(環(huán)路)。內(nèi)部線圈無(wú)需是同質(zhì)的。圖I所示的實(shí)施例中具有單一的接收線圈；在替代性實(shí)施例中，具有多個(gè)獨(dú)立的線圈。接收線圈連接至機(jī)械移動(dòng)設(shè)備104。
機(jī)械移動(dòng)設(shè)備104適于使接收線圈移至沿靜態(tài)磁場(chǎng)所界定的軸的任意預(yù)定位置，并使其圍繞軸旋轉(zhuǎn)(分別見箭頭105A和105B)。機(jī)械移動(dòng)設(shè)備可使用已知的任何適當(dāng)裝置來(lái)移動(dòng)接收線圈，還適于將接收線圈的位置固定在X_以內(nèi)(例如，通過步進(jìn)電機(jī))；X為任意整數(shù)，例如，X為約0. Imm到約50mm ;為約5mm到約500mm、為約50mm到I. 5m之間等。一旦接收線圈適當(dāng)?shù)胤胖?，則MRI可根據(jù)任何適當(dāng)?shù)拿}沖/檢測(cè)方案運(yùn)行。
參見圖3，其為在此所公開的空間固定耦合成像設(shè)備(SFCID)另一實(shí)施例20的側(cè)視示意圖。該實(shí)施例包括了前述實(shí)施例的全部特征適于MRI的室200，在該室200中引入有主體202或其部分；傳輸線圈201，其適于產(chǎn)生射頻輻射脈沖；至少一個(gè)接收線圈203，其大致環(huán)繞感興趣體積；裝置204，用于在箭頭205方向上(S卩，平行于靜態(tài)磁場(chǎng)的磁場(chǎng)軸線)移動(dòng)一個(gè)或多個(gè)接收線圈；基座206，主體放置在該基座206上。如前述實(shí)施例一樣，產(chǎn)生靜態(tài)磁場(chǎng)的磁體、產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的梯度線圈以及相關(guān)的電子元件和控制器都是現(xiàn)有技術(shù)中已知的，在此未圖示。該實(shí)施例還包括機(jī)械裝置207，用于將基座206沿箭頭205的方向移動(dòng)。該機(jī)械裝置可以是用于將基座移至理想位置的任何已知裝置。
基座的移動(dòng)可獨(dú)立于用于移動(dòng)接收線圈203的機(jī)械裝置204的移動(dòng)，或者兩個(gè)機(jī)械移動(dòng)設(shè)備可相互連接，以使得(非限制性地)基座和接收線圈串聯(lián)移動(dòng)；二者還可相互連接，以在相反的方向上移動(dòng)；或者，二者可相互連接，以使其中一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)以預(yù)定比例的幅度進(jìn)行移動(dòng)(例如，基座移動(dòng)距離D，引起線圈在相對(duì)于基座移動(dòng)方向的預(yù)定方向上移動(dòng)距離0. 1D)。在該實(shí)施例中，可以移動(dòng)主體，以使感興趣體積位于靜態(tài)磁場(chǎng)的中點(diǎn)，接著使接收線圈掃過主體，以對(duì)感興趣體積進(jìn)行成像。該實(shí)施例還能將接收線圈固定在靜態(tài)磁場(chǎng)的中點(diǎn)，并將主體通過線圈以預(yù)定速率移動(dòng)，以在掃過感興趣體積的同時(shí)使線圈靜止在空間分辨率最高的點(diǎn)。
圖4為在此所公開的空間固定耦合成像設(shè)備(SFCID)的另一實(shí)施例30的側(cè)視示意圖。除前述實(shí)施例中的部件外(實(shí)施例30的部件300到307極其類似實(shí)施例20中的部件200到207)，該實(shí)施例包括N個(gè)圍繞室300的圓周分布的探測(cè)器308，其中N為整數(shù)，例如N非限制性地從約I到約20、約3到300或約30到3000。圖4a展示了這些探測(cè)器的大致分布；在不同實(shí)施例中，探測(cè)器可沿著室的整個(gè)長(zhǎng)度分布，或僅沿著室的預(yù)定部分的長(zhǎng)度分布，一句特殊的成像數(shù)據(jù)需求而定。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，探測(cè)器308非限制性地選自光學(xué)發(fā)光、光學(xué)發(fā)光、突光發(fā)光、UV、IR和/或可見光及其組合。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，提供了光學(xué)探測(cè)器的空間位置，因此，對(duì)成像數(shù)據(jù)的三角測(cè)量是可能的。
圖4b示意了典型實(shí)施例的橫截面切片(前段或后端視圖)；在該實(shí)施例中，探測(cè)器 分布在室的壁內(nèi)。在替代性實(shí)施例中，探測(cè)器可連接在室的內(nèi)部，對(duì)于分布在室壁內(nèi)的探測(cè)器而言，前者是附加性或替代性的。
這些探測(cè)器除MRI外適于進(jìn)行至少一種成像；非限制性例子包括單光子放射計(jì)算機(jī)輔助斷層成像(SPECT)和正子放射斷層成像(PET)。這些探測(cè)器通過已知的任意適當(dāng)裝置連接至紀(jì)錄設(shè)備(例如，在熒光發(fā)光時(shí)，探測(cè)器可通過適當(dāng)?shù)墓饩€電纜連接至CXD/計(jì)算機(jī)組件)，以單獨(dú)紀(jì)錄和存儲(chǔ)每個(gè)探測(cè)器測(cè)量的信號(hào)。在該實(shí)施例中，多個(gè)探測(cè)器能收集和計(jì)算真實(shí)的三位信息。另外，機(jī)械移動(dòng)裝置304和307用于移動(dòng)線圈和/或基座，通過附加的成像裝置在圖像收集中進(jìn)行從主體到探測(cè)器的直線訪問，即，在后續(xù)的一副或多幅圖像的收集中移出接收器線圈，但在MRI數(shù)據(jù)的收集中主體不從其位置移開。
根據(jù)上述實(shí)施例，由于主體在整個(gè)數(shù)據(jù)收集過程中都保持靜止，因此，將MRI獲取的圖像與其它一種或多種方法獲取的圖像直接疊加，確保對(duì)主體進(jìn)行真實(shí)的三維成像。
因此，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中所公開的功能性成像器為光學(xué)成像模式，探測(cè)器為光學(xué)探測(cè)器。對(duì)于多維度成像，通常需要多個(gè)探測(cè)器。探測(cè)器可通過與所用的成像模式相兼容的光纖或通過任何其它的信息轉(zhuǎn)換裝置來(lái)轉(zhuǎn)化所需的數(shù)據(jù)。主體處理系統(tǒng)還可用于調(diào)整主體相對(duì)于成像裝置的理想位置，和/或束縛主體，以避免其在數(shù)據(jù)獲取過程中產(chǎn)生移動(dòng)。該設(shè)備還可包括用于調(diào)節(jié)多模式成像裝置內(nèi)的主體或環(huán)境條件的傳感器。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，如圖5的框圖中所示，還公開了一種多模式成像系統(tǒng)。系統(tǒng)(50)包括功能性成像器(510)和結(jié)構(gòu)成像模式(520)，其將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至處理器(見例如CPU530)。由于主體的位置在兩種掃描時(shí)都保持不變，因此，重構(gòu)的圖像可融合為一幅圖像，該圖像顯示了功能與結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)。該融合圖像可由顯示器540以任何需要的形式(硬備份或軟備份)進(jìn)行保存或顯示。
參見圖6，其為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的流程圖，以非限制性方式展示了一種使用多模式成像設(shè)備來(lái)獲取活體內(nèi)融合圖像的方法。該方法尤其包括如下步驟獲取多模式空間固定耦合成像設(shè)備(SFCID) (610)、將主體插入設(shè)備(620)、獲取結(jié)構(gòu)性圖像(630)、獲取功能性圖像(640)、處理數(shù)據(jù)并融合功能性和結(jié)構(gòu)圖像(650)、以及保存和顯示融合圖像(660)。
在以下以非限制性方式描述的展示例中，研究用的固定主體被插入如上所述的空間固定耦合成像設(shè)備(SFCID)中，獲取了結(jié)構(gòu)性NMR圖像和功能性圖像。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并進(jìn)行功能性圖像與結(jié)構(gòu)性圖像的融合。對(duì)融合后的圖像進(jìn)行保存和顯示。前述功能性圖像產(chǎn)生于來(lái)自一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的光傳感器陣列的光學(xué)數(shù)據(jù)，這些功能性圖像代表腫瘤的新陳代謝活動(dòng)狀態(tài)。由于空間固定耦合成像設(shè)備(SFCID)提供實(shí)時(shí)圖像，因此，對(duì)腫瘤的新陳代謝進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。這對(duì)許多研究來(lái)說(shuō)都是極其重要的，例如細(xì)胞攝入研究，以及對(duì)惡性腫瘤、增殖細(xì)胞或組織紊亂的進(jìn)程的診斷研究?？蓪?duì)接受腫瘤研究或治療的主體進(jìn)行活體給予各種藥物，并可實(shí)時(shí)觀察其對(duì)腫瘤的新陳代謝活躍部位或功能性活躍部位的影響。許多惡性腫瘤具有功能性活躍區(qū)域、較不活躍區(qū)域或死區(qū)。這些區(qū)域都可用三維方式進(jìn)行精確的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
由于本發(fā)明的功能性圖像是實(shí)時(shí)獲取的，因此，其可顯示在先于功能性圖像拍攝的單一結(jié)構(gòu)性圖像上，在這種情況下，重構(gòu)的融合圖像的每一結(jié)構(gòu)切片截面將隨時(shí)間而有所不同。
一些結(jié)構(gòu)性成像模式也能用于產(chǎn)生實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)性圖像，例如，在CT或MRI、MR-回聲序列等中進(jìn)行圖像融合。另外，圖像有時(shí)或根據(jù)心率或根據(jù)呼吸節(jié)律是選通的。在兩種情 形下，可或?qū)崟r(shí)或在不同時(shí)間獲取功能性和結(jié)構(gòu)性圖像，還可根據(jù)選通而相互關(guān)聯(lián)。還可在獲取結(jié)構(gòu)性圖像之前獲取功能性圖像，或者，兩種模式在一段時(shí)間內(nèi)交替進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，磁共振成像(MRI)系統(tǒng)包括獨(dú)立式接收線圈，該獨(dú)立式接收線圈具有以下特性(I)其包括獨(dú)立于傳輸線圈的單獨(dú)接收線圈；(2)接收線圈的位置是可以設(shè)置的，以對(duì)特定選擇體積進(jìn)行掃描；(3)設(shè)計(jì)該裝置，以將感興趣體積和接收線圈置于靜態(tài)磁場(chǎng)的中點(diǎn)；(4)系統(tǒng)不僅適于獲取具有高敏感度、高位置精確度和SNR的三維MRI圖像，還可通過至少一種其它分光鏡法，在不移動(dòng)被成像的物體、且線圈不阻擋由其它一種或多種方法探測(cè)到的信號(hào)而同時(shí)獲取三維圖像。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，MRI系統(tǒng)包括用于對(duì)主體的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域進(jìn)行成像的射頻線圈系統(tǒng)。該射頻系統(tǒng)尤其包括(a)線圈，其包括至少一個(gè)導(dǎo)電線圈，該導(dǎo)電線圈位于至少一個(gè)絕緣外殼內(nèi)；(b)機(jī)械移動(dòng)系統(tǒng)，其適于使所連接物體進(jìn)行線性移動(dòng)，并將使所連接物體的位置反復(fù)固定在X距離以內(nèi)；以及(C)連接裝置，其用于將外殼連接至機(jī)械移動(dòng)系統(tǒng)。線圈系統(tǒng)適于以約X_的精度將線圈可逆地移動(dòng)到至少一個(gè)固定位置，同時(shí)主體仍位于磁共振成像系統(tǒng)內(nèi)。X_ (例如，通過步進(jìn)電機(jī))；X為任意整數(shù)，例如，X為約0. Imm到約50mm ;為約5mm到約500mm、為約50mm到I. 5m之間等。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中線圈選自(a)螺線管、(b)亥姆霍茲線圈和(C)表面線圈。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，MRI系統(tǒng)尤其包括Ca)用于在體積內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定磁場(chǎng)的磁體，該穩(wěn)定磁場(chǎng)界定了磁場(chǎng)軸線；(b)多個(gè)線圈,用于在體積內(nèi)形成至少一個(gè)磁場(chǎng)梯度；(C)至少一個(gè)線圈，用于施加射頻輻射脈沖，以激發(fā)位于體積內(nèi)的主體內(nèi)的核自旋；以及(d)至少一個(gè)如上所述的接收線圈，該至少一個(gè)接收線圈適于優(yōu)化接收來(lái)自主體的諧振信號(hào)。該磁共振成像系統(tǒng)適于提供主體內(nèi)至少一預(yù)定體積的至少一幅磁共振圖像。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，至少一個(gè)固定位置位于體積外部。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，在MRI系統(tǒng)中，其中一個(gè)固定位置是一點(diǎn)，在該點(diǎn)處沿著磁場(chǎng)軸線圍繞穩(wěn)定磁場(chǎng)的中點(diǎn)產(chǎn)生最佳接收。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，在所述MRI系統(tǒng)中，至少一個(gè)固定位置位于體積外部，且其中一個(gè)固定位置是一點(diǎn)，在該點(diǎn)處沿著磁場(chǎng)軸線圍繞穩(wěn)定磁場(chǎng)的中點(diǎn)產(chǎn)生最佳接收。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述MRI系統(tǒng)尤其包括(a)第二機(jī)械移動(dòng)系統(tǒng)，其適于使所連接物體進(jìn)行線性移動(dòng)，并將所連接物體的位置反復(fù)固定在約X_內(nèi)；以及(b)連接裝置，用于將基座連接至機(jī)械移動(dòng)系統(tǒng)；本發(fā)明的本質(zhì)包括，基座適于獨(dú)立于射頻線圈的移動(dòng)而相對(duì)于體積可逆地移動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述MRI尤其包括連接裝置，用于將連接至基座的機(jī)械移動(dòng)系統(tǒng)與連接至射頻線圈的機(jī)械轉(zhuǎn)移系統(tǒng)相連，其中，基座的移動(dòng)和線圈的移動(dòng)是獨(dú)立的。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述MRI系統(tǒng)尤其包括(a)圍繞體積周界分布的多個(gè)探測(cè)器；以及(b)用于將來(lái)自每個(gè)探測(cè)器的信號(hào)傳輸至位于體積外部的控制器的裝置。本發(fā)明的本質(zhì)包括，磁共振成像系統(tǒng)適于實(shí)現(xiàn)除磁共振成像之外的至少一種成像方法。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，借助可移動(dòng)射頻線圈系統(tǒng)，提供了一種用于對(duì)要檢測(cè)物體的感興趣體積進(jìn)行磁共振成像的方法。該方法尤其包括以下步驟Ca)將物體引入磁體產(chǎn)生的穩(wěn)定磁場(chǎng)內(nèi)的預(yù)定位置；(b)將位置可設(shè)的的射頻接收線圈靠近物體放置，以使得射頻接收線圈的位置固定在Xmm以內(nèi)，從而使至少一部分感興趣體積位于線圈所界定的體積內(nèi)；(c)根據(jù)預(yù)定的成像協(xié)議施加射頻脈沖和磁場(chǎng)梯度，從而激發(fā)感興趣體積內(nèi)的核磁化；(d)接收由激發(fā)的核磁化在射頻接收線圈內(nèi)產(chǎn)生的射頻成像信號(hào)；以及(e)從所接收的磁共振成像信號(hào)以及射頻接收線圈的位置，重構(gòu)感興趣體積的磁共振圖像。該方法得到感興趣體積的精確三維磁共振圖像。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，前述方法通過射頻接收線圈來(lái)實(shí)現(xiàn)，該射頻接收線圈適于優(yōu)化接收感興趣體積發(fā)出的諧振信號(hào)，并且，其中將位置可設(shè)的射頻接收線圈靠近物體放置的步驟進(jìn)一步包括將位置可設(shè)的射頻接收線圈沿穩(wěn)定磁場(chǎng)的點(diǎn)放置的步驟，所述穩(wěn)定磁場(chǎng)沿著磁場(chǎng)軸線。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，前述方法通過以下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)將物體引入磁體產(chǎn)生的穩(wěn)定磁場(chǎng)內(nèi)的預(yù)定位置；并且，將位置可設(shè)的射頻接收線圈靠近物體放置的步驟是借助適于使物體和射頻接收線圈進(jìn)行獨(dú)立移動(dòng)的機(jī)械裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，通過可移動(dòng)式射頻線圈系統(tǒng)和其它至少一種對(duì)感興趣體積進(jìn)行成像的技術(shù)，提供了一種對(duì)要檢測(cè)物體的感興趣體積進(jìn)行磁共振成像的方法。該方法特別包括以下步驟(a)將物體引入預(yù)定位置，該預(yù)定位置位于作為包括磁體產(chǎn)生的穩(wěn)定磁場(chǎng)的至少一部分內(nèi)部的體積內(nèi)；(b)將位置可設(shè)的的射頻接收器線圈靠近物體放置，以將射頻接收器線圈的位置固定在Xmm以內(nèi)，從而使至少一部分感興趣體積位于線圈所界定的體積內(nèi)；(c)根據(jù)預(yù)定的成像協(xié)議施加射頻脈沖和磁場(chǎng)梯度，從而激發(fā)感興趣體積內(nèi)的核磁化；(d)接收由激發(fā)的核磁化在射頻接收線圈內(nèi)產(chǎn)生的射頻成像信號(hào)；(e)從所接收的磁共振成像信號(hào)以及射頻接收線圈的位置，重構(gòu)感興趣體積的磁共振圖像；以及(f)將來(lái)自每個(gè)探測(cè)器的信號(hào)傳輸至位于體積外部的控制器，所述傳輸開始于相對(duì)于步驟(C)的預(yù)定時(shí)間，并持續(xù)預(yù)定的時(shí)長(zhǎng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，在前述方法中，所述至少一種其它成像技術(shù)選自(a)熒光光譜學(xué)；(b)單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像法(SPECT) ; (c)陽(yáng)離子發(fā)射層析X射線成像法(PET);以及(d)以上任意組合。
權(quán)利要求
1.一種用在磁共振成像系統(tǒng)中的空間固定耦合成像設(shè)備，該設(shè)備包括 可操作式成像系統(tǒng)，該可操作式成像系統(tǒng)包括 成像平臺(tái)，用于容納位于絕緣外殼內(nèi)的固定主體； 射頻線圈系統(tǒng)，其圍繞所述成像平臺(tái)，用于對(duì)所述固定主體的至少一個(gè)感興趣區(qū)域進(jìn)行成像； 至少一個(gè)光學(xué)成像模塊，其連接至所述成像平臺(tái)，并用于產(chǎn)生所述主體的至少一幅光學(xué)圖像；以及 耦合成像系統(tǒng)，其與所述可操作式成像系統(tǒng)相連，所述耦合成像系統(tǒng)適于將所述至少一個(gè)磁共振成像模塊產(chǎn)生的至少一幅三維結(jié)構(gòu)圖像與由所述至少一個(gè)光學(xué)成像模塊產(chǎn)生的至少一幅光學(xué)圖像融合， 其中，所述融合的圖像提供了關(guān)于所述固定主體至少一部分的至少一個(gè)感興趣區(qū)域的至少一幅三維多模式實(shí)時(shí)圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的空間固定耦合成像設(shè)備，其特征在于，所述射頻線圈系統(tǒng)包括 射頻傳輸線圈，其圍繞所述外殼并傳輸射頻能量，以激發(fā)所述主體的磁核； 至少一個(gè)接收器線圈，其位于所述外殼內(nèi)，圍繞至少一部分所述主體和一部分所述成像平臺(tái)，并適于接收來(lái)自至少一個(gè)感興趣區(qū)域的射頻福射； 第一移位系統(tǒng)，其適于使所述至少一個(gè)接收器線圈移位至位于所述外殼內(nèi)的固定位置，所述至少一個(gè)接收器線圈的移位選自平行于所述成像平臺(tái)縱軸的、具有至少3_精度的位移，以及圍繞所述成像平臺(tái)縱軸的旋轉(zhuǎn)移位以及其組合； 第二移位系統(tǒng)，其適于使容納所述固定主體的所述成像平臺(tái)發(fā)生移位，并將所述固定主體以到所述主體前一位置約3mm到約60mm范圍內(nèi)的精度反復(fù)固定在一個(gè)位置；以及 連接裝置，用于將所述第二移位系統(tǒng)連接至所述外殼。
3.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的空間固定耦合成像設(shè)備，其特征在于所述至少一個(gè)光學(xué)成模式適于探測(cè)來(lái)自所述至少一個(gè)區(qū)域的輻射，并產(chǎn)生所述至少一個(gè)區(qū)域的實(shí)時(shí)功能性光圖像，且所述輻射選自由所述至少一個(gè)感興趣區(qū)域發(fā)出的輻射，以及由所述至少一個(gè)感興趣區(qū)域反射的輻射。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的空間固定耦合成像設(shè)備，其特征在于所述發(fā)射的輻射選擇探測(cè)的生物體發(fā)光、化學(xué)發(fā)光、熒光發(fā)光、近紅外熒光、紅外線輻射、紫外線輻射、可見光以及其任意組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的空間固定耦合成像設(shè)備，其特征在于所述耦合成像系統(tǒng)包括至少一種成像技術(shù)，所述至少一種成像技術(shù)選自熒光光譜法、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像法、陽(yáng)離子發(fā)射層析X射線成像法以及其任意組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的空間固定耦合成像設(shè)備，其特征在于所述空間固定耦合成像設(shè)備進(jìn)一步包括以下中至少一個(gè)用于形成所述融合圖像的二維傅里葉變換裝置和切片選擇裝置、用于形成所述融合圖像的三維傅里葉變換裝置、用于形成所述融合圖像的投射重構(gòu)裝置、用于形成所述圖像的逐點(diǎn)式圖像形成裝置、用于形成所述圖像的逐行式圖像形成裝置、用于形成所述融合圖像的靜態(tài)磁場(chǎng)梯度圖像形成裝置、用于形成所述融合圖像的射頻磁場(chǎng)梯度圖像形成裝置以及其任意組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的空間固定耦合成像設(shè)備，其特征在于所述光學(xué)成像模塊包括至少一個(gè)光學(xué)探測(cè)器陣列，該光學(xué)探測(cè)器陣列包括多個(gè)以預(yù)定方式圍繞所述成像平臺(tái)的光學(xué)探測(cè)器，用于提供所述感興趣區(qū)域的三維實(shí)時(shí)光學(xué)圖像。
8.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的空間固定耦合成像設(shè)備，其特征在于所述固定主體選自至少一個(gè)人、至少一個(gè)哺乳動(dòng)物、至少一個(gè)生物標(biāo)本、至少一個(gè)生物器官、至少一只嚙齒類動(dòng)物、至少一只鳥、至少一只爬行動(dòng)物、至少一只兩棲動(dòng)物、至少一個(gè)活體內(nèi)生物組織、至少一個(gè)活體內(nèi)生物器官、至少一個(gè)活體外生物組織、至少一個(gè)活體外生物器官以及其任意組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的空間固定耦合成像設(shè)備，其特征在于所述預(yù)定方式包括所述多個(gè)光學(xué)探測(cè)器圓周地分布在所述外殼內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的空間固定耦合成像設(shè)備，其特征在于所述至少一種磁共振成像模式包括磁共振設(shè)備。
專利摘要
本實(shí)用新型公開了一種用在磁共振成像系統(tǒng)中的空間固定耦合成像設(shè)備。包括可操作式成像系統(tǒng)和耦合成像系統(tǒng)。該可操作式成像系統(tǒng)包括成像平臺(tái)、射頻線圈系統(tǒng)、至少一個(gè)光學(xué)成像模塊；耦合成像系統(tǒng)與所述可操作式成像系統(tǒng)相連，所述耦合成像系統(tǒng)適于將所述至少一個(gè)磁共振成像模塊產(chǎn)生的至少一幅三維結(jié)構(gòu)圖像與由所述至少一個(gè)光學(xué)成像模塊產(chǎn)生的至少一幅光學(xué)圖像融合，其中，所述融合的圖像提供了關(guān)于所述固定主體至少一部分的至少一個(gè)感興趣區(qū)域的至少一幅三維多模式實(shí)時(shí)圖像?？梢跃_地提供內(nèi)部主體和身體組織的實(shí)時(shí)三維圖像、身體內(nèi)部活動(dòng)的實(shí)時(shí)三維圖像、內(nèi)部病理學(xué)身體活動(dòng)的實(shí)時(shí)三維圖像。
文檔編號(hào)A61B5/05GKCN202568255SQ201090000957
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2010年4月21日
發(fā)明者尤里·拉波波特 申請(qǐng)人:艾斯拜克特磁鐵技術(shù)有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan