阅读说明：本技术 一种用于外科手术的可移动的mri系统 (Mobile MRI system for surgical operation ) 是由 张弓 约翰·桑达斯 戈登·A·克里米科 达雷尔·范莫尔 菲利普·麦高恩 于 2020-02-03 设计创作，主要内容包括：用于外科手术中的成像的设备,包括用于外科手术的手术室和用于通过将磁体向上移动到手术台而在外科手术过程中周期性地获取图像的MRI。磁线由超导材料形成,例如二硼化镁或铌钛,该超导材料通过真空低温冷却系统冷却至超导,而无需使用液氦。磁体的重量小于1至2吨,占地面积为15至35平方英尺,因此可以通过支撑系统将其放在地板上,该支撑系统具有气垫,其覆盖了带有侧裙边的磁体的底部区域,由此将重量分布在整个底部区域上。在手术过程中,磁体保留在房间中,在远离工作台的第二位置时,磁体会断电以关闭磁场。(Apparatus for in-surgical imaging comprising an operating room for surgery and an MRI for periodically acquiring images during surgery by moving a magnet up to an operating table. The magnet wires are formed of a superconducting material, such as magnesium diboride or titanium niobium, which is cooled to superconductivity by a vacuum cryogenic cooling system without the use of liquid helium. The magnets weigh less than 1 to 2 tons and have a footprint of 15 to 35 square feet and can therefore be placed on the floor by a support system having an air cushion covering the bottom area of the magnet with side skirts, thereby distributing the weight over the entire bottom area. During surgery, the magnet remains in the room and, in a second position away from the table, the magnet is de-energized to turn off the magnetic field.)

一种用于外科手术的可移动的MRI系统

技术领域

本发明涉及一种用于外科手术的可移动的MRI系统。

背景技术

磁共振成像(MRI)是一种非侵入性成像模式，能够基于对象中固有的成分 区分各类对象，同时磁共振成像(MRI)还是一种能够提供物体的一维，二维或 三维成像的成像技术。传统的MRI系统通常包括提供主静磁场的一主磁体、B0、 磁场梯度线圈和射频(RF)线圈，其用于进行空间编码，激励和检测原子核， 以实现成像。通常，主磁体被设计成在主磁体内的内部区域中，例如，在螺线管 的大中心孔的空气空间中或在C型磁体的磁极板之间的气隙中提供一均匀的磁 场。将待成像的患者或对象放置位于这样的空气空间中的均匀场区域中。用于将 距离转换为频率的梯度场和用于发送和接收来自患者的信号的RF线圈通常位于 待成像的患者或对象的外部以及位于围绕空气空间的主磁体的几何形状内部。

通常，产生由高磁场MRI系统(>1.0特斯拉)上的主磁体产生的均匀磁场 B0，然后该均匀磁场B0在磁体的使用寿命期间保持开启，尽管在磁体的工作寿 命期间磁场会不时地增强磁场。在传统的MRI设备中，将患者带到磁体处，让 患者躺在患者卧工作台上，然后将患者滑入磁体中，其中待成像的区域要要尽可 能地靠近磁体的等中心处。这要求患者要么可以走动，要么可将患者带到轮工作 台上的磁体处并滑入磁体中。很多时候，医生宁愿将MRI磁体带到患者处，因 为患者不能移动。示例包括接受手术或介入手术的患者，其中医生需要取得例如 中风患者或发生事故的患者的图像，所有这些患者在当时的情况下都不应该移 动。

现代神经外科包括许多复杂病症的外科治疗，这些病症例如原发性颅内或脊 柱肿瘤、颅骨和颅底损伤、脑血管疾病(包括动静脉畸形、海绵状血管瘤和颅内 动脉瘤)，以及炎症。发生这些变化的同时，通过计算机断层扫描、磁共振、正 电子发射断层扫描和磁波处理进行成像，大大提高了对大脑结构和功能事件的理 解。成像数据已通过许多装置结合到立体定位空间中，以允许精确的点接入和体 积理解，从而进行规划和跨脑导航，其中在进行上述规划和跨脑导航中，手术的 工作通道大小明显减小。然而，需要将这种成像技术带到手术室，以便可以适应 由脑移位和组织移除以及手术治疗引起的变化。已经开发了许多外科术中MRI 设备，其中最受欢迎的是IMRIS出售的MRI设备。这种IMRIS设备存在的挑战在于，安装这种IMRIS设备需要对医院手术室进行大量翻新，翻新的费用很高 并且在相当长的一段时间内，手术室都无法使用。

发明内容

本发明可以独立的用于此中描述的其它特征，根据本发明的一个方面，提供 了一种用于外科手术的装置，包括：

一手术室，具有一地板和多个壁，并包含一手术工作台，所述手术工作台用 于放置患者以进行外科手术；和

一磁共振成像系统，用于在整个外科手术期间分多次获取患者的一部分图 像，以供手术团队分析，使得手术团队可以监测手术的进展，所述磁共振成像系 统包括：

一种磁体系统，包括一磁线的圆柱形磁体，该圆柱形磁体限定一圆柱形孔， 患者的一部分位于该圆柱形孔内，用于放置在由磁体产生的高磁场内；

一控制系统，用于控制和改变磁场；

一射频发射和检测系统，用于响应于磁场，激发和检测出患者的一部分中的 核磁共振信号，所述射频发射和检测系统包括一RF探头，该RF探头设置在患 者的一部分附近；

和一计算机和显示监视器，用于解码和显示检测到的信号；

一个工作台支撑系统，安装磁体，用于相对于工作台在远离工作台的第一端 的方向上从工作台的第一位置移动到远离工作台的第二位置；

磁体的第一位置被布置成使得患者的部分定位在磁体的磁场中，同时患者保 持在工作台上的适当位置；

磁体的第二位置被布置成使得磁体与工作台的第一端隔开一段距离，该段距 离足以允许手术团队围绕工作台的第一端和工作台的每一侧移动以接触患者，同 时该段距离足以允许手术团队进行外科手术；

其中，所述磁线由超导材料制成，所述超导材料无需使用液氦，通过冷却系 统即可冷却至超导。

优选地，磁线由二硼化镁形成，二硼化镁需要温度绝对要达到约40度，其 中可以在不使用液氦，通常使用具有真空泵的真空低温冷却系统就达到该绝对温 度。其他可以使用的材料是铌钛，并且可能(尽管不太合适)是铌锡。

例如，使用这些技术，磁体可以具有小于2吨的重量，并且其地板面积在 15至40平方英尺的范围内，并且通常在35平方英尺左右，这是大多数标准地 板系统所能承受的。

这允许优选地将磁体带到由地板支撑的支撑系统上。特别地，支撑系统可以 包括一气垫，该气垫覆盖具有侧裙部的磁体的底部区域，以便将重量分布在整个 底部区域上。为了在手术室中使用该气垫，将气垫系统优选地布置成使得其不从 侧裙部排出颗粒。

虽然磁体优选地漂浮在气垫上以分散负载，但优选地，支撑系统在导轨上从 第一位置引导到第二位置。

在另一个优选的布置中，磁体以滑移装载机的方式被承载在一对侧轨道上， 使得沿着磁体基座的侧面的侧轨道承载重量并且可以被足够精确地控制以将磁 体相对于工作台位置向前驱动。应当理解，磁体孔正好匹配工作台，因此驱动精 度必须非常高，以确保在不使用导轨的情况下磁体所需的正确位置。

如在下文中更详细地解释的，轨道还允许磁体绕着磁体中心处或附近的竖直 轴线旋转，从而以所需的取向将磁体前端移动到房间中。

这种类型的布置可以优选地允许磁体断电以在磁体处于第二位置时关闭磁 场。以这种方式，在手术过程中，磁体可以在同一个房间内保持休眠状态，但是 优选地，在磁场断电期间冷却系统保持开始状态。在这种布置中，优选地，磁体 专用于手术室内的手术并且保留该手术室内。尽管可以通过多次使用磁体来分摊 磁体的成本，但是在这种布置中，磁体本身的结构小，使得可以将其支撑在地面 上，同时可以简单的将磁体连接到冷却水和电源处，所有这些优势使得磁体后续 的成本非常小。同时，所选择的磁体可提供超过1特斯拉的磁感应强度，该1 特斯拉的磁感应强度足以提供有效的成像。

为了减小重量，磁体优选具有约60至70cms的最小孔径，典型地约65cms， 并且其长度在5英尺的范围内。

另外为保持整体尺寸尽可能小，在某些情况下，RF探头包括本地收发器RF 线圈，以避免在孔处使用圆柱体线圈，否则会增加磁体的直径。然而，在其他情 况下，可以在孔内使用体线圈，特别是将其用作发射线圈，而将接收线圈作为单 独的组件提供，尤其是围绕头部的线圈。

为了避免如通常所需的那样对整个房间屏蔽杂散的RF信号，优选的提供一 种屏蔽结构，用于从RF探头中排除RF场，该屏蔽结构包括一个拱形的支撑框 架，用于在患者上延伸，同时支撑一屏蔽织物或屏蔽材料，屏蔽织物从脚延伸至 进入孔的身体部位处；一金属板，作为患者下方的工作台的一部分，同时延伸跨 越工作台，至屏蔽织物的两侧；一圆柱形屏蔽层，位于孔内；以及一铰链门，位 于与工作台相对的孔的一端，同时包含一屏蔽层。屏蔽材料可以是封装在塑料材 料中的屏蔽材料，以形成刚性结构，该刚性结构在部署在工作台上的患者上方时 保持其形状为拱形。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于外科手术的装置，包括：

一手术室，具有一地板和多个壁，并包含一手术工作台，所述手术工作台用 于放置患者以进行外科手术；和

一磁共振成像系统，用于在整个外科手术期间分多次获取患者的一部分图 像，以供手术团队分析，使得手术团队可以监测手术的进展，所述磁共振成像系 统包括：

一种磁体系统，包括一磁线的圆柱形磁体，该圆柱形磁体限定一圆柱形孔， 患者的一部分位于该圆柱形孔内，用于放置在由磁体产生的高磁场内；

一控制系统，用于控制和改变磁场；

一射频发射和检测系统，用于响应于磁场，激发和检测出患者的一部分中的 核磁共振信号，所述射频发射和检测系统包括一RF探头，该RF探头设置在患 者的一部分附近；

和一计算机和显示监视器，用于解码和显示检测到的信号；

一工作台支撑系统，安装磁体，用于相对于工作台在远离工作台的第一端的 方向上从工作台的第一位置移动到远离工作台的第二位置；

磁体的第一位置被布置成使得患者的部分定位在磁体的磁场中，同时患者保 持在工作台上的适当位置；

磁体的第二位置被布置成使得磁体与工作台的第一端隔开一段距离，该段距 离足以允许手术团队围绕工作台的第一端和工作台的每一侧移动以接触患者，同 时该段距离足以允许手术团队进行外科手术；

其中，所述磁线由二硼化镁或铌钛组成。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于外科手术的装置，包括：

一手术室，具有一地板和多个壁，并包含一手术工作台，所述手术工作台用 于放置患者以进行外科手术；和

一磁共振成像系统，装在手术室中用于在整个外科手术期间分多次获取患者 的一部分图像，以供手术团队分析，使得手术团队可以监测手术的进展，所述磁 共振成像系统包括：

一种磁体系统，包括一磁线的圆柱形磁体，该圆柱形磁体限定一圆柱形孔， 患者的一部分位于该圆柱形孔内，用于放置在由磁体产生的高磁场内；

一控制系统，用于控制和改变磁场；

一射频发射和检测系统，用于响应于磁场，激发和检测出患者的一部分中的 核磁共振信号，所述射频发射和检测系统包括一RF探头，该RF探头设置在患 者的一部分附近；

和一计算机和显示监视器，用于解码和显示检测到的信号；

一工作台支撑系统，安装磁体，用于相对于工作台在远离工作台的第一端的 方向上从工作台的第一位置移动到远离工作台的第二位置；

磁体的第一位置被布置成使得患者的部分定位在磁体的磁场中，同时患者保 持在工作台上的适当位置；

磁体的第二位置被布置成使得磁体与工作台的第一端隔开一段距离，该段距 离足以允许手术团队围绕工作台的第一端和工作台的每一侧移动以接触患者，同 时该段距离足以允许手术团队进行外科手术；

其中磁体的重量小于2吨，而其占地面积在15至40平方英尺范围内，并 且典型的是35平方英尺，且该磁体承载在由地板支撑的一支撑系统上。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于外科手术的方法，包括：

提供一手术室，该手术室具有一地板和多个壁，并包含一手术工作台，所述 手术工作台用于放置患者以进行外科手术；和

在手术室内安装一磁共振成像系统，用于在整个外科手术期间分多次获取患 者的一部分图像，以供手术团队分析，使得手术团队可以监测手术的进展，所述 磁共振成像系统包括：

一种磁体系统，包括一磁线的圆柱形磁体，该圆柱形磁体限定一圆柱形孔， 患者的一部分位于该圆柱形孔内，用于放置在由磁体产生的高磁场内；

一控制系统，用于控制和改变磁场；

一射频发射和检测系统，用于响应于磁场，激发和检测出患者的一部分中的 核磁共振信号，所述射频发射和检测系统包括一RF探头，该RF探头设置在患 者的一部分附近；

和一计算机和显示监视器，用于解码和显示检测到的信号；

安装所述磁体，用于相对于工作台在远离工作台的第一端的方向上从工作台 的第一位置移动到远离工作台的第二位置；

磁体的第一位置被布置成使得患者的部分定位在磁体的磁场中，同时患者保 持在工作台上的适当位置；

磁体的第二位置被布置成使得磁体与工作台的第一端隔开一段距离，该段距 离足以允许手术团队围绕工作台的第一端和工作台的每一侧移动以接触患者，同 时该段距离足以允许手术团队进行外科手术；

其中磁体专用于手术室内的手术；

其中磁体始终留在手术室内；

其中，当磁体处于第二位置时，磁体断电以关闭磁场；

并且其中磁体由冷却系统冷却，该冷却系统在磁场断电时保持开启状态。

磁体吸引铁磁材料，并且由这些铁磁材料制得的产品在接近MRI磁体时会 变成抛射物，因此可移动磁体只能在成像需要时产生磁场，并在0特斯拉的磁场 下度过其剩余的时间。当系统不用于成像时，本发明的布置允许关闭磁场。

此外，如果要移动磁体，则本布置允许磁体不包含液氦，因为使用液氦需要 将淬火管附接到磁体上，因为大量的氦气在淬火过冲会从磁体中非常快速地逸 出。如此大量的氦气逸出到成像室是危险的，且不应该允许这种情况发生。因此， 本发明的布置避免了使用附接在磁体上的绝缘管，以便在发生这种情况时将所有 氦气输送到建筑物的外部。因此，本布置允许使用将液氮作为冷却剂的系统。

由MRI技术产生的图像质量部分地取决于从进动核接收的磁共振(MR)信 号的强度。由于这个原因，独立的RF线圈被放置在成像物体的感兴趣区域附近， 更具体地放置在成像物体的工作台面上，作为局部线圈或工作台面线圈，以便改 善接收的信号的强度。这些线圈接收来自组织的信号。

本装置允许使用美国专利No.4,522,587中所述类型的工作台面线圈。美国 专利No.4,825,162示出了一种用于MRI/NMRI成像和与MRI/NMRI成像相关的 方法的工作台面线圈。在本发明的优选实施例中，每个工作台面线圈连接到相同 的多个低输入阻抗前置放大器中的相关联的一个低输入阻抗前置放大器的输入 端，这使得任何工作台面线圈与不紧邻该工作台面线圈的任何其它工作台面线圈 之间的相互作用最小化。这些工作台面线圈可以具有正方形、圆形等几何形状。 这产生了多个紧密间隔的工作台面线圈的阵列，每个工作台面线圈定位成基本上 不与所有相邻的工作台面线圈相互作用。在每个不同的工作台面线圈处，从样本 的相关部分中接收不同的响应信号，其中所述样本封闭在由所述阵列限定的成像 体积内。每个不同的MR响应信号用于构造来自每个工作台面线圈的多个不同图 像中的一个不同图像。然后逐点组合这些图像以产生总样本部分的一单个复合 MR图像，该单个复合MR图像由来自整个工作台面线圈的阵列的MR响应信号 组成。

本发明的布置允许使用工作台面线圈作为发射和接收线圈，从而避免使用在 大多数高场MRI系统中用于激励的传统体线圈(称为发射线圈)，该传统体线圈 作为一圆柱形结构正好位于所述孔内。这些线圈在圆柱形梯度线圈内部的位置占 据磁体中的空间，因此要求磁体孔的直径比不存在该体线圈时大约10cm。这种 直径较大的磁体需要更多的导线才能制成均匀的磁体，这导致磁体重得多，从而 使得地板负载问题更为严重。

应该认识到，预期本发明的MRI方法将与临床、诊断、介入和/或外科手术 的执行相结合使用。因此，可以设想的是，以及在本领域技术人员的技能范围内， 在需要时使本发明的MRI方法适应这种临床、诊断、介入和/或外科手术的执行。

然而，本文的布置被设计成连续地保持在其所分配的房间中，该房间通常是 用于神经外科或其它手术的手术室，或者可以是一诊断室。

本发明中的MRI磁体是由二硼化镁(MgB₂)或者铌锡或者铌钛线制成的1 或更多特斯拉磁体，该二硼化镁(MgB₂)线是高温超导线(T_c＝400K或者 <400K)。这种高超导温度(T_c＝40K)意味着可以通过现代低温冷却装置基于 MgB₂的系统冷却，而无需用到价格高，问题多且会带来危险的液氮。因此，磁 体不需要连接淬火管，因此比任何传统的MRI磁体都更具移动性。可以在10到 15分钟内获取磁体，以提供足以进行高质量MRI成像的稳定均匀磁场。使用控 制电流来稳定场，该控制电流响应于场的检测而施加到磁线以引起快速稳定。

因此，磁体可以在未进行成像时在零场附近一直扩散，同时还能通过施加电 流来激活该磁体，以在成像需要磁场时提供磁场。这种磁体的内径为70到80 厘米，重量小于2吨，因此可以使用气垫或者轨道支撑系统在医院地板上四处移 动该磁体，医院地板为标准或常规地板即可，而不需要对其进行额外加强，以接 收必要的负载。当使用气垫时，磁体运输系统被构造成使得没有颗粒从裙部中溢 出，该裙部被设计成阻止所有颗粒进入医院环境中。

RF线圈将是收发器设计，该收发器的结构是可延展的，以形成所需的实际 设计，从而匹配需要成像的身体区域。因此，RF收发器可以由柔性结构形成， 例如包含线圈或环的织物，而不需要任何加强部件来将结构保持在所需位置，从 而允许结构覆盖成像区域。该结构被布置成位于神经外科手术中使用的传统头部 夹具处或其周围。

这种设备不是执行全身成像通常所需的设备，而是一种被设计成以高分辨率 和高灵敏度对特定身体区域成像的设备。作为接收线圈的线圈具有许多通道，通 道的数量取决于待成像的体区域，并且将来自每个元件的信号进行求和以提供所 需的图像。切换这些接收通道，使得它们全部连接用于RF发射过程以激发感兴 趣组织中的所有氢原子核。

本发明还公开了一种在外科手术过程中成像的方法，包括：在手术室中进行， 该手术室提供用于接纳患者进行外科手术的手术工作台；在手术室中安装磁共振 成像系统，该磁共振成像系统用于通过外科手术在一系列时间中获取患者一部分 的图像，以供手术团队进行分析，以允许手术团队监视手术进度，磁共振成像系 统包括：一磁体系统，包括：电磁线的圆柱形磁体，其限定一圆柱形孔，患者的 一部分位于该圆柱形孔内，以放置在由磁体产生的高磁场内；一控制系统，用于 控制和改变磁场；一射频传输和检测系统，用于从该患者的部分引发和检测核磁 共振信号，以响应于磁场，该射频传输和检测系统包括布置成与该患者的部分相 邻的一RF探针；以及一计算机和显示监视器，用于解码和显示检测到的信号； 安装磁体和工作台，用于在工作台的纵向上从第一成像位置到第二非成像位置相对运动；其中，圆柱形磁体包括：一患者端，用于接合在工作台上的患者；和一 个远端，与患者端相对；其中，在第一位置，工作台和磁体将要成像的患者的一 部分定位在磁体的一成像区域内，在第二位置，所述患者的该部分暴露在磁体的 远端之外，以便于手术程序的访问。

其中，所述患者的该部分是头部。

其中，所述磁体可沿着所述工作台移动，从而使得所述患者端移动到紧密邻 近所述工作台的底部的位置，并且所述工作台悬置在所述磁体中。

其中，所述磁体可沿着所述工作台移动至所述第一位置，并且所述工作台在 所述第二位置中纵向地延伸到所述磁体中。

其中，当处于所述第二位置时，将所述磁体断电以关闭磁场，以使得能够使 用铁磁工具在所述第二位置中进行外科手术。

其中，在将所述患者的该部分暴露于所述第二位置之后，通过相对运动将该 部分移动到所述第一位置以进行成像以及施加到所述磁体的功率，同时提供了非 铁磁工具，用于在第一位置进行附加外科手术。

其中，在所述磁体内设置有机器人引导系统，用于执行附加外科手术。

其中，在所述第一位置处提供有探针，所述探针用于在所述成像的引导下插 入所述患者的头部。

其中，所述磁体由冷却系统冷却，所述冷却系统在关闭磁场时保持开启。

其中，提供了安装在所述工作台上的头夹，所述头夹将所述患者的头部支撑 并定位在所述第一位置和第二位置。

其中，所述磁线从以下组中选择，组中包括二硼化镁，铌锡和铌钛。

其中，在不使用液氦的情况下，通过真空低温冷却系统来冷却所述磁体。

其中，所述磁体的重量小于2吨，并且表面积在15至40平方英尺的范围 内，并且优选为约35平方英尺。

其中，所述磁体被承载在由地板支撑的支撑系统上。

本发明进一步公开了一种用于外科手术的成像方法，包括：提供具有地板和 壁的手术室，该手术室的地板和壁包含手术工作台，用于接纳患者进行外科手术； 在房间中安装磁共振成像系统，该磁共振成像系统用于通过外科手术在一系列时 间中获取患者的一部分的图像，以供手术团队进行分析，以允许手术团队监视手 术进度，磁共振成像系统包括：一磁体系统，包括：电磁线的圆柱形磁体，其限 定一圆柱形孔，患者的一部分位于该圆柱形孔内，以放置在由磁体产生的高磁场 内；一控制系统，用于控制和改变磁场；一射频传输和检测系统，用于从患者的 该部分引发和检测核磁共振信号，以响应于磁场，该射频传输和检测系统包括布 置成与患者的该部分相邻的RF探针；以及一计算机和显示监视器，用于解码和 显示检测到的信号；安装磁体和工作台，用于在工作台的纵向上从第一成像位置到第二非成像位置相对运动；其中圆柱形磁体包括一个患者端，用于接合在工作 台上的患者；和一个远端，与患者端相对；其中，在第一位置，工作台和磁体将 要成像的患者的一部分定位在磁体的成像区域内，而在第二位置，患者的该部分 暴露在磁体的一端之外，以便于手术程序的访问；其中，当磁体处于第二位置时， 将磁体断电以关闭磁场，从而能够使用铁磁工具在第二位置执行外科手术；并且 其中，在将患者的该部分暴露在第二位置之后，通过相对运动将该部分移动到第 一位置以进行成像并向磁体施加功率，同时提供非铁磁工具以在第一位置进行其 他外科手术。

其中，所述患者的该部分是头部。

其中，所述磁体可沿所述工作台移动，使得所述患者端移动到紧邻所述工作 台的底部的位置，并且所述工作台悬置在所述磁体中。

其中，所述磁体可沿着所述工作台移动至所述第一位置，并且所述工作台在 所述第二位置中沿纵向延伸至所述磁体中。

其中，在所述磁体内设置有机器人引导系统，用于在所述第一位置执行附加 的外科手术。

其中，在所述第一位置处提供有探针，所述探针用于在所述成像的引导下插 入患者的头部。

为了在正常的神经外科手术过程中进行成像，如前所述，将磁体放在患者身 上。

对于由神经外科医生进行的深部大脑刺激和其他对大脑的操作，将磁体的功 率降低到零场，然后移动系统，以使磁***于患者的胸部和胃部上方。这使病人 的头部暴露在远离工作台的磁体末端之外。外科医生开始进行外科手术，这需要 使用铁磁材料，如果处于非零磁场，该铁磁材料会被磁体吸引。通常，这用于使 用钻孔工具在颅骨上形成钻孔。因此，外科医生可以使用常规工具来执行常规外 科手术，而不会受到吸引磁体的危险。

完成此过程的一部分后，磁体将打开，外科医生可以继续执行此过程，但仅 使用MRI安全设备。要完成这些任务，需要有适当的支撑，以通过一个在手术 第一部分中在患者颅骨上制成的钻孔引入一个或两个***套管或电极。这些的轨 迹基于立体定向成像。当磁体处于磁场中时，提供患者和磁体的相对运动，使得 患者的头部被接收到磁体的均匀视场中。这可以通过磁体在其移动系统上沿工作 台的纵向移动来获得。在替代实施例中，移动患者床的伸缩组件以将患者的头部 放置在成像视野中。获得图像并将其与术前图像融合，该术前图像可能包含解剖 学，功能学和眼科影像学信息。这些图像用于验证电极或其他探针的轨迹是否正 确。这些图像还可以用于验证目标没有因颅骨打开后的脑部移动而移动。如果插 入的插管或电极未对准目标，则必须计算新的轨迹，以使植入的电极到达真实目标。完成此操作后，外科医生会将电极植入患者的大脑中，并验证植入的电极是 否位于目标处。可以使用带有或不带有图像指导的机器人，将***的插管和电极 推进大脑。已经针对引入立体定向脑电图电极进行了描述，但是本发明的另一实 施方式将是控制肿瘤或其他病变的激光消融。

安装在动子上的磁体最好在存储模块内部时能够绕垂直轴旋转180°，以便 磁体的患者端始终指向被服务的房间中的OR工作台。优选地，该轴线在运动过 程中是静止的并且位于或邻近磁体的中心处。但是应当理解，仅要求磁体旋转， 使得该轴线可以不固定并且可以随着旋转发生而运动。所述轴线可能位于磁体的 一端或其他位置。

磁体旋转180°的能力的三个关键要素是：

-a-超精密动子控制：左右轨道由伺服电动机驱动，伺服电动机在旋转过程 中沿相反的方向接合，从而使磁体进行精确旋转，旋转最好在存储模块内部进行， 但在某些情况下，应在两个模块之间的其他位置进行不同的操作位置进行。提供 激光引导传感器，该传感器可检测所需的精确旋转是否存在偏差，并提供电动机 补偿以保持精度。这允许磁体绕固定的垂直轴精确地旋转180°。

-b-双轴CC设计和挠性管引导，使电缆架可以向左进入第一手术室或向右 进入第二手术室，也可以停放在中心。中心停放位置由挠性管引导，该挠性管通 过导向的大头钉组件在两个位置之间进行铰接，该大头钉组件具有致动的销钉， 这些销钉会将引导件锁定在不同的位置。通过使动子进入所需的选定房间，挠性 管自然会沿该方向移动，直到它在弯曲轨道的末端停止为止，在此处挠性管被受 控的致动器销锁定。弯曲的轮廓由固定的弧形轮廓确定。当磁体沿相反方向返回 存储模块时，必须锁定柔性管以保持其弯曲位置。就在磁体完全进入存储模块内 部之前，致动器锁定销就会松开，从而使柔性管伸直并匹配第二位置。

-c-旋转支承致动器控制：安装到磁体上的旋转支承有两个部分，其下部牢 固地安装在磁体上，而上部牢固地安装在电缆托架上。旋转支承的两个部分以0° 或180°锁定在一起，或者由旋转支承致动器自由旋转。为了允许旋转，在将旋 转支承致动器脱开以允许磁体旋转的同时，上部通过致动器保持锁定或接合到存 储模块。为了允许磁体行进，在接合旋转支承致动器的同时，将模块致动器脱开。

MRI系统存储模块访问两个相邻的房间。它在伺服电动机控制的履带式动子 上的房间之间移动。储物模块两侧的门允许进入一个或另一个房间。设置一个互 锁装置，以便在任何时候都只能打开一个门。

如上所述，不是屏蔽整个房间，而是采用局部屏蔽。这可以是安装在工作台 上的屏蔽罩的形式，其中局部RF屏蔽罩是与工作台分离的组件，并存储在存储 模块中，直到需要为止。在存储模块中，防护罩位于轮式推车上，并存储在存储 模块内部，位于存储模块正面的卷帘门后面。在准备患者进行手术时，此轮推车 还可以用作对齐/头骨夹定位工具。该定位工具与磁体孔匹配，并允许工作人员 在手术前对患者进行定位，以确保他/她在到达MR之前就可以匹配在MR内。 这将识别出任何患者免受干扰，并在磁体到达时节省时间。这是患者准备工作的 一部分。

推车的底部有一个向下折叠的翻盖，可与工作台基座的前部接合，并确保推 车与磁体行进对齐。工作台必须通过工作台后面的两个定位螺钉用螺栓固定在地 板上。因此，这种布置用于在磁体运动的引导下，定位磁体相对于工作台运动到 位置上，从而确保磁体不会向着工作台错误地移动，从而导致潜在的碰撞或不正 确的最终位置。推车带有对准环或定位杆，对准环或定位杆可在推车上相对于工 作台移动。

手术室工作人员拿起栓绳条，然后扫视代表磁体孔位置的体积(当孔在工 作台上就位时)。任何患者/颅骨夹接触都必须重新定位颅骨夹以清除条。如果患 者在旋转时清除了棒，从而模拟了磁体的内部孔，那么它将清除MR孔。

根据本文本发明的另一个特征，提供了一种用于术中MRI装置的RF线圈 设计。

发射线圈可以被设置为位于ISO中心处的磁体内部的常规体线圈，并且在 磁体的患者侧具有喇叭口。它将产生正交均匀发射RF B1场。这种设计可以大 大减少接收线圈的重量并改善工作流程。然而，下文描述的线圈可以具有发送和 接收功能。

对于头部成像，接收线圈包括上部和下部线圈设计：下部线圈为薄挠性设计， 可以***患者头部和头部固定装置(HFD)之间。上部线圈是超薄柔性线圈，可 将SNR提高约50％。使用捕获在薄的柔性封装材料中的柔性导体，该柔性导体 允许结构完全柔性以覆盖在患者的面部上，同时基本上与患者的皮肤的所有部分 (包括前额，脸颊和下巴)接触。

上下线圈均可与B0匀场线圈集成在一起，从而可以进一步提高线圈性能

为了对在外科手术环境中使用的线圈提供有效的消毒，上线圈和下线圈都可 以被制造为可与一次性医疗连接器一起一次性使用。或者，线圈可以是可重复使 用的类型，但是在使用过程中被***灭菌袋中。

线圈设计使用成排布置的多个(例如四个)线圈元件，每个线圈元件与下一 个线圈元件部分地重叠。通过使用已知的重叠方法，将相邻的线圈元件1和2、 2和3、3和4解耦，该方法是通过部分重叠以及提供耦合两个线圈元件的共享 电容器而获得的。另外，还通过使用连接两个相邻线圈元件的共享电容器来使相 邻线圈元件1和3、2和4去耦。上一个线圈仅通过使用在它们之间的共享电容 器来提供相邻线圈元件之间的去耦。下一个相邻的线圈元件之间没有去耦。

所需的前置放大器可以放在系统电缆的一个小盒子中，该电缆将线圈结构耦 合到系统。这允许线圈结构本身非常薄且更轻。

相对于柔性线圈的先前设计，当前线圈结构的差异如下：

-a-线圈设计提供通过重叠在线圈元件之间的有效去耦，直接邻近去耦，和 下一邻近去耦；

-b-提供了电缆连接，使线圈结构更轻，从而改善了工作流程；

-c-前置放大器可以在线圈结构的内部或外部，从而使线圈非常薄，因此可 以悬垂

-d-线圈可以通过使用消毒袋丢弃后进行消毒；

-e-线圈结构的高柔韧性和悬垂性使线圈更靠近患者，并提高了SNR至多达 50％。

线圈构造应具有以下特征：

-不应抑制或限制头部颅骨在头部固定装置上的放置和定位；

-它不应限制导航系统的使用；

-它将产生均匀的RF场，在所需的成像体积内具有很高的灵敏度；

-不得与指定的手术区域发生干扰或占用相同的空间；

-它应产生正交均匀的发射射频场，避免干扰手术机器人的电子设备；

-它应控制人头上特定吸收率(SAR)沉积的模式。

-应该能够根据悬垂性将其调整为从6个月大的婴儿到95％的成年男性的各 种人类头部

再次，由于其高悬垂性，应易于与头部固定装置集成；

-通过处置或装在软袋中或按要求的尺寸容易地进行消毒，以免干扰无菌区；

-为了获得更高的SNR，RF线圈必须再次使用高悬垂性，尽可能地靠近患 者

上，下线圈尺寸为31cm×22cm。线圈元件总数为8。此尺寸针对从患者头 部接收的穿透深度进行了优化。

传统上，上线圈位于包裹患者头部的手术帘上。尽管这些方法有效，但它们 也具有一些缺点，即上部RF线圈距离患者较远，这可能导致图像SNR损失约 40％至50％。线圈电缆太长，沉重，并且很难携带和操作。

根据可以独立于本文描述或限定的其他特征使用的本发明的其他方面，提 供：

本文所述的布置可提供以下一项或多项优点：

高分辨率的最新图像质量。

无冷冻剂1.0T超导MRI。

无需氦气，无需淬火线。

一个模块中包含的所有内容都可以放置在大多数OR中：

没有专用的控制室

没有专用设备室。

快速的安装时间–通常少于3周。

局部RF屏蔽–无需RF屏蔽室。

当门关闭时，该模块具有干净整洁的专业外观和30dB的标志声衰减。

包括适用于本地RF Shield的与OR表兼容的便携式MR。

所有系统组件(包括局部RF防护罩)都可以存储在存储模块内部，以减少 OR混乱。

磁体可以放在履带式履带上，履带将负荷分布在0.5平方米的地面上，从而 最大程度地减少了地面负荷。

附图说明

现在将结合附图描述本发明的一个实施例，其中：

图1是根据本发明的包括手术工作台和MRI成像系统的手术室的等距视图， 示出了磁体处于房间中一个壁处的缩回位置。

图2是同一手术室的类似等距视图，其中磁体处于成像位置。

图3是处于图2位置的手术工作台和磁体的纵向剖视图。

图4是处于图2位置的手术工作台和磁体的横向剖视图。

图5是放大比例的类似于图3的剖视图，示出了头部夹具和RF收发器。

图6是手术室的等距视图，该手术室包括根据本发明的用于MRI成像系统 磁体的磁体的第二实施例，示出了磁体从存储模块移入房间。

图7、8、9和10是剖视图，示出了相对于手术工作台处于不同位置的图6 的磁体，使得使用该磁体和工作台的成像系统能够用于功能成像方法中，其中外 科医生可以使用铁磁性和非铁磁性工具进行手术。

图11是等距视图，示出了在磁体向上移动到工作台之前与图7的工作台一 起使用的运输和对准工作推车。

图12是处于运输位置的图11的手推车的等距视图。

图13是图6的磁体在两个手术室之间可移动的正视图，在它们之间有存储 和操作模块。

图14是图5的RF线圈的平面图，示出了连接到通信电缆以连接到计算机 控制系统的一系列线圈环。

图15是图5的RF线圈的截面图，以截面图示出了RF线圈。

图16、17和18显示了在图13的房间中与图6的磁体一起使用的电缆承载 系统。

在附图中，类似的附图标记表示不同附图中的相应部分。

具体实施方式

在附图的实施例中用于外科手术的装置包括一手术室10，手术室10具有一 地板11和多个壁12，并包含用于接收患者以进行外科手术的一手术工作台13。 该工作台包括患者躺在其上的工作台面14和一直立支撑件15，该直立支撑件通 常可调节以将患者移动到所需位置。合适的工作台的构造在现有技术中是众所周 知的。

该手术工作台与磁共振成像系统16配合，用于在整个外科手术期间分多次 获取患者的一部分图像。在完成部分手术后，拍摄这些图像以供手术团队通过分 析来评估进展，使得手术团队可以监测手术的进展。

磁共振成像系统16包括一磁体系统17，该磁体系统17包括一磁线的圆柱 形磁体18，该圆柱形磁体限定一圆柱形孔19，患者的一部分位于该圆柱形孔19 内，用于使之放置在由磁体产生的高磁场内。控制系统21A设置在房间一侧的 合适的容器21内。控制系统操作MRI系统并包括一计算机和显示监视器，用于 使用计算机操作的程序解码和显示检测到的信号，用于解码各种信号以产生图像 并用于操作RF系统、磁体的场和这种系统中其它常规部件。

图5中示出了射频发射和检测系统22，用于响应磁场，以激发和检测出患 者的一部分中的核磁共振信号，所述射频发射和检测系统包括一RF探头，该 RF探头设置在患者的一部分附近；

磁体安装在支撑系统23上，支撑系统23安装所述磁体，用于在远离工作 台的第一端24的方向上，从在工作台上或在部分工作台上的图2中所示的第一 位置到远离工作台的图1中所示的第二位置，相对于工作台移动。第二部分位于 一壁12处，使得第二部分远离工作台，从而在手术期间外科医生不会受到磁体 的阻碍。

因此，磁体的第一位置被布置成使得患者的头部置于磁体的磁场中，同时患 者保持在工作台上的适当位置。因此，磁体的第二位置被布置成使得磁体与工作 台的第一端隔开一距离，该距离足以允许手术团队围绕工作台的第一端和工作台 的每一侧移动以接触患者，同时该距离足以允许手术团队进行外科手术。

如上所述，磁体17被设计和布置成一种简单结构，其具有相对轻的重量和 相对小的尺寸，以使磁体能够被引入现有的手术室并在房间内的两个部分之间移 动。因此，磁体专用于手术室内的手术并保留在房间内。

因此，磁体具有小直径大约为60到70厘米的孔，使得磁体具有最小的总 直径，从而减小了所需的缠绕线的长度。由此，磁体的重量约为1到2吨，宽度 约为4到5英尺，长度约为5到7英尺，这限定了占地面积在15至35平方英 尺的范围内，通常约为20平方英尺。

通过选择合适材料的超导材料，有助于实现这种小尺寸，其中合适的材料例 如二硼化镁、铌锡、铌钛，二硼化镁、铌锡、铌钛在约40度(开尔文)或40 度以下的绝对温度下是超导的，因此不用液氮通过冷却系统即可将二硼化镁冷却 至超导。

即，该材料的磁体17由真空低温冷却系统25冷却，该真空低温冷却系统 25具有由电驱动的真空泵26，其中泵本身由冷却水流冷却。这种类型的布置是 本领域技术人员先前就已知的，因此不需要进一步说明。

磁体的这种重量和尺寸允许磁体承载在气垫支撑系统23或后述的轨道系统 上，该气垫支撑系统23由常规手术室的地板支撑，将适当的负载施加到建筑物 的结构上，而无需额外的结构加固或支撑部件。因此，使用气垫n可以在20到 35平方英尺的占地面积上散布2000到4000磅的负载以分散负载而不会使现有 的地板结构过载。

因此，支撑系统包括在腔室27中形成的气垫，腔室27覆盖磁体的底部区 域，并且气垫由位于磁体壳体内的风扇28产生。腔室具有侧裙部29，以便将气 垫容纳在腔室内，并且将重量分散在整个底部区域上。

风扇与合适的高效过滤系统29相关联，使得风扇排出颗粒并且没有颗粒进 入腔室27中，从而侧裙部中不会排出污染物。

此外，支撑系统在导轨上从第一位置引导到第二位置，其中车轮沿着轨道被 引导以确保磁体在两个位置之间适当地移动。

控制处理器31设置在磁体17上，该控制处理器31响应于来自控制系统 21A的输入控制而运行，使得磁体被设置为断电以在磁体处于第二位置时关闭磁 场。以这种方式，在外科手术过程中磁场关闭，以避免干扰外科医生的活动，并 且仅在成像时打开磁场。此外，如果不需要，也将升降系统风扇28关掉。同时， 磁体被布置成使得在磁场断电时冷却控制泵26通过电源32和来自壁连接件34 的冷却水33保持通电状态。水和电源布置成使得供电电缆足够松弛以允许在第 一和第二位置之间移动。

如图5所示，RF探头22包括本地收发器RF线圈36，以避免在孔处使用 圆柱体线圈。这些是上述类型和结构，以避免在孔中使用体线圈。它们被布置成 环绕头部夹具37。

为了避免必须屏蔽整个房间，提供了一屏蔽结构38，用于将RF场排除在 RF探头之外，所述屏蔽结构包括一拱形支撑框架39，用于在患者上延伸，同时 支撑一屏蔽织物或屏幕40，屏蔽织物40在工作台面14的一端处从患者的脚的 外部延伸至进入孔的身体部位41处。因此，织物在患者上方形成拱形上部42， 同时还形成一半圆形端部43，该半圆形端部43封闭拱形框架的端部。

屏蔽结构22还包括一金属板45，金属板45作为工作台面14的一部分， 位于患者下方并且跨越工作台延伸到屏蔽织物或屏幕40的侧面。

屏蔽结构22包括一圆柱形屏蔽层46，位于孔内；以及一铰链门47，位于 与工作台相对的孔的一端，并且包含一屏蔽层48。

屏蔽结构22的所有部件连接在一起以形成一整体护罩，以完全围绕患者和 RF探头。

因此，磁体不含冷冻剂，仅通过位于磁体上的真空泵(可产生'Cjooka-Cjooka' 声音模式并需要水冷却)即可获得超导性(低于40K，标称值为39K)。它是一 种充满冷冻剂(液氦)的设计。该技术需要低温冷却器和需要水冷却的氦气压缩 机。真空泵技术(又名低温冷却器)的进步，实现了在39K的部分真空，其允 许(使用MgB₂线)超导发生。不涉及液氦，因为没有淬火管来处理液体：气相 变化。

系统和PDU机柜组合成一单个机柜。所列的机柜均具有970mm/37“的标 称深度。在考虑使用专用机房的新建筑时，这确实不是问题，但在考虑改造现有 医院时，空间是一个问题，我们必须将这些机柜放在非常规位置(例如走廊、观 察室、壁橱等)。机柜只有660mm/26”的深度，其中都从顶部开始布线，没有任 何东西是从后部出来的。这种方法是为了所有电缆都从顶部出来。由于医院的空 间通常非常宝贵，因此运行MRI系统的所有设备都位于一个独立的存储模块中， 该存储模块的尺寸约为2m×4m×3.2m。磁动子电缆，设备和附件均位于模块 内，如后文所述。

在热交换器柜内有一个带有水-水热交换器和独立循环泵的闭环系统。存在 一个带有内部热交换器的闭环水冷却系统。

该机柜里面设有一个城市用水旁路(用于排水)，但是如果空间非常宝贵， 那么可以将该城市用水旁路布置在机柜外。为了尽量减少外部冷却器安装成本， 该系统使用直接医院冷冻水。如果冷却器停机或正在维修中，则城市用水旁路不 失为一种缓解风险的不二选择。城市用水可以运行氦气压缩机(真空泵)。但是 城市用水不能作为冷却梯度线圈和梯度放大器的替代选择，因为梯度线圈和梯度 放大器都对冷却水(例如去离子水)有严格的要求。另一种选择是使用内部增压 冷却器直接使用医院冷冻水。

真空泵又称低温冷却器，行业标准使用术语低温冷却器，低温冷却器只不过 是一个花式真空泵。(纯真空为0K；外层空间几乎为真空～3K)。

水-水热交换器具有2个隔离室，在隔离室之间具有固体转移板以进行热传 导。闭环系统的MR侧将始终具有去离子水。冷水器侧将有冷水或城市用水。两 者之间永远不会有污染。

机柜需要水冷却，通过水冷却的方式更为安静。噪音始终是一个问题。机柜 位于与操作室分开的机房中。我们通常不会抱怨机柜的噪音。使用无冷冻剂磁体， 我们将不需要氦气压缩机。该系统可以压缩热交换器并将热交换器放在梯度放大 器柜下面的小机柜中。无冷冻剂磁体仍然需要氦气压缩机。

没有传统的穿透板。大部分电缆直接从机柜连到磁体，且主要包含在机柜或 模块中。患者周围和MR孔内部存在传统的局部RF屏蔽。OR(手术室)患者 工作台上有波导和小穿透板，其使RF滤波器与Tx/Rx线圈相关联。它直接*** 这个小型穿透板中。它需要通过波导使用紧凑型(DB9尺寸)RF滤波器和连接 器或光纤电缆。该系统具有全数字接收器设计和光纤电缆，因此即使用于16ch 系统时也不笨重。Tx电缆是铜。

传统的超导MR系统在(固定的)MR和设备机柜之间使用固定的电缆桥架。 该系统使用移动电缆桥架/托架或Boom方案以跟随磁体。该系统要求梯度电缆 和RF电缆之间的标称间隔为12“/300mm。通过在梯度或RF电缆周围添加额 外的屏蔽来减少这种情况的发生。还有一些光纤电缆不受高功率铜梯度/射频电 缆产生的磁场的影响。该系统需要梯度电缆和RF电缆之间具有大空间。该系统 使用光纤电缆，我们在梯度电缆周围有额外的屏蔽。用户可以打开和关闭无制冷 剂的超导电磁体，需要大约15分钟的磁场稳定时间。除梯度电缆外，还应该有 磁体充电电缆，以便对磁体进行充电/放电。磁体充电电缆固定在磁体上，以便 经常打开和关闭。在尽量减少电缆的努力中，梯度和充电电缆是同一根电缆， 其中包含可编程的双刀单掷开关，具体取决于磁体的工作电流和梯度所需的峰值 电流。

传统的超导MR系统具有根据穿透板的位置选择的电缆组(例如西门子：小 于4m/大于16m)。由于成本和性能，超导MR系统也由选择的电缆组成。本文 的系统使用可移动的磁体，并且需要最柔韧的可用电缆。

在该实施例中，该系统使用在OR周围滑动的有色金属空气托盘。承重没有 问题。推力为5,000磅的10磅的力。我们预计MR地板支撑的标称值为2,000 磅。要求标称[email protected]。目前就有许多制造商，例如Hoverair。出于 安全考虑，需要两个人移动/操纵MR。根据所选的电缆管理系统，由于必须克服 电缆刚度问题，会产生额外的力矩，因此必须克服这些力矩。

通过调整托盘以包括围绕周边的裙部来减少粉尘，该裙部捕获排气并将排气 引导通过HEPA过滤器。这将减轻从地板吹出的灰尘的OR污染。空气供应由 位于控制柜上方的小型旋转螺杆压缩机提供，该小型旋转螺杆压缩机将供应空 气。需要大量空气，但是噪音最小必须是优先考虑的事情。该系统使用蓄能器(大 型储罐)来提供储备。在空气供应失败的情况下提供了车轮后备。磁体用螺栓固 定在这个托盘上。

提供磁体/手术工作台接合键，因为磁体在地板上滑动，具有很小的阻力， 使得磁体不会撞到手术工作台上，该接合键包括将磁体/手术工作台彼此配合/对 齐的物理“钥匙”。

作为替代方案，磁体可以具有与底部框架相关联的机动轮机构。MR通常靠 在后壁上。当需要时，用户激活一下垂件并向前移动MR以与手术工作台配合。 行程将由电缆托架上的限位开关控制。可以按照地板上的带子或嵌入地板中的条 带的引导来对齐。该系统包括一个工作台-磁体接合键，以确保正确的工作台对 齐。这消除了对空气供应(昂贵的螺杆压缩机、储罐、噪音因素)的需求。护士 不必将其引导到位。它可通过自身驱动，不会减少灰尘。

该系统具有模块化概念，其中磁体和电缆托架必须位于OR中。设备机架模 块放置在OR或放置在很远的位置处。期望是将这个独立的模块放置在任何需要 4m x 2m或某些情况下3.6m x 1.5m的占地面积和3m高的OR中，如下所示。 卷帘门关闭后，模块将尽可能得安静。系统的整体控制是通过位于模块正面的 HMI(人机界面)实现的。标准输出通过互联网连接到医院的DICOM/PACS 系统，或直接连接到OR boom监测器。模块的标准输入为：

-电力

-医院冷冻水(供应和返回)

-城市用水(供水和排水)

-医院空气(次要的)

关于如何管理机柜和磁体之间的电缆，目前有两种选择：

动臂与滚动电缆托架。注意，电缆管理可以向磁体传输解决方案添加力矩， 该力矩必须被克服/管理。此外，如果需要，我们必须提供任何额外的屏蔽，以 充分补偿所需的电缆间隔距离。

电缆托架：它安装在磁体附近和模块内部，并在磁体行进时跟随磁体行进。 停放时，一切都隐藏在模块内。电缆支架上的限位开关确定磁***置。该电缆托 架的宽度为400mm/16”。

拱形本地RF天线系统和RF工作台底座法兰(RF穿透面板)与RF垫圈接 触。有一个对齐键，以确保磁体与手术工作台对齐。RF垫圈还可用作防碰撞传 感器，如果与患者工作台/颅骨夹发生碰撞，该防碰撞传感器将阻止磁体行进。

提供了一MR兼容OR工作台，该MR兼容OR工作台能够接受MR兼容 的Mayfield式颅骨夹，该颅骨夹具有标准OR工作台特征，并且适用于局部RF 屏蔽(参见上一节)。该OR工作台是一种有色金属，位于可移动的拱形doghouse 下方，该拱形本地RF天线系统被固定至RF工作台底部法兰上，RF工作台底 部法兰与工作台的其它部分电气隔绝。工作台的后部包括两个大波导，以通过护 罩接触患者。(与磁体配合的)本地RF天线系统的左侧(即后面的部分)的所 有事物都是非铁质塑料。OR工作台还必须为非神经病例提供服务。患者可先躺 在工作台尾或工作台头。提供一延伸部，该延伸部允许磁体进入人体所有部位。

提供一脊柱板，该脊柱板是玻璃纤维刚性板，放置在工作台面上，允许进行 非神经手术。这使得负载分布在整个工作台上。较小的脊柱延伸部可***颅骨夹 的孔中。附加支撑件可包括侧滑板或强制降档支撑地板杆。所有重量都落在后部 轴上。

该工作台可以具有一滑动的MR工作台面，更典型地，该MR工作台面与典 型的诊断工作台所做的相一致。由于该系统包括定制的RF孔衬，因此可包括滑 轨，其中工作台在该滑轨上滑动。在OR手术期间，该工作台面不移动，因为患 者牵引钩不得不移动，这太危险了。在手术开始之前移动手术工作台并且牵引钩 到位。在手术工作台的底座部分中存在提升、滚动和Trendellenberg(特伦德伦 伯格)功能，其中手术工作台的底座部分与玻璃纤维滑动顶部部分电气隔绝。

神经解决方案的一部分是具有MR兼容的颅骨夹。Radiolucent Mayfield式 颅骨夹可现货供应。Radiolucent Mayfield式颅骨夹被认为不兼容MR，因为碳 纤维结构在高场MR系统(>1.5T)中会产生涡流。然而，由于本系统使用大约 1特斯拉的磁体，因此可以使用屏蔽外的碳射线可透的颅骨夹。这个颅骨夹是 RF Tx/Rx头部线圈的一部分，必须安装在RFTx/Rx头部线圈的周围。

图6至图10示出了使用履带移动器的修改实施例。这包括从地板51支撑 的支撑系统50，该支撑系统50安装磁体以相对于工作台移动。

支撑系统包括第一和第二环形驱动轨道52、53，每个环形驱动轨道52、53 分别沿着或邻近磁体的相应侧面并且被承载在磁体的底架54上。每个轨道都缠 绕在端部导向构件55、56上，并且每个轨道都具有与地板接合的下部轨道57。

每个驱动轨道由伺服电动机59驱动，该伺服电动机59通过与该轨道接合 的齿轮箱58a链轮60驱动。伺服电机避免使用液压系统，并确保非常精确地控 制轨道的运动。伺服电机由驱动系统(未显示)控制，以便在同时驱动驱动轨道 时，可以提供精确的向前和向后运动。当轨道被不同地驱动时，这将提供转弯运 动，以改变运动方向或绕垂直轴旋转。驱动系统使用位于起落架上的传感器61 和62来检测光束或线条或标记，例如由地板51的工作台上的光源63和64产 生的激光束，以引导轨道将磁体运送到所需位置。当朝向工作台移动时，磁体沿 工作台的直线准确移动非常重要，以避免与工作台或患者发生碰撞。因此，磁体两侧和前后的传感器确保了沿所需方向的定向运动，并立即检测到与所需路径的 任何偏离或扭曲。为了提供精确的引导，在地板上或在工作台高度处至少有两个 横向间隔的引导线，这些引导线由磁体前后的传感器检测到。

如下所述，在存储模块中，通过沿精确相反的方向驱动驱动轨道来获得磁体 绕固定的中心垂直轴的旋转。

在图6所示的一个实施例中，有一个安装在单个房间66中的单个磁体，不 需要时磁体会缩回到存储模块67。所述存储模块具有前敞开面，当存储磁体时， 所述前敞开面可以由卷门68关闭。

现在转向图13和图16至图18中的布置，提供了两个相邻的手术室70和 71，每个手术室具有地板和壁，包含手术工作台(未示出)，用于接纳患者进行 外科手术。在房间之间设置有存储模块72，该存储模块72在每一端具有卷门 68，用于存储磁体。模块72位于房间之间，磁体可以在其驱动轨道或其他运输 系统上移动到存储模块72中并且从存储模块移动到移动到每个房间的工作台。

为了对两个房间都提供服务，磁体可以在存储模块中的驱动轨道上如图所示 在73上绕垂直轴74旋转，以便磁体的前端75可以在前端移入房间，以便与工 作台配合使用。

如图16至18所示，提供了电缆引导系统76，该电缆引导系统76将电力 电缆，冷却水电缆和信号电缆一起从存储模块72携带到磁体。电缆引导系统包 括滚动支撑件77，该滚动支撑件77可以移动到图16和图18所示的延伸位置 进入所选房间，并且可以滚动或折叠到插座79中，该插座可以被接收到由两个 平行壁79和80限定的插座78中。因此，当磁体移动以在该水平位置运送电缆 时，电缆支撑件通常保持在从模块72的顶部延伸至磁体的顶部的水平位置。当 磁体缩回到模块中时，折叠或滚动动作允许电缆支撑件缩回到插座中。在磁体处 的电缆支撑件的外端下方设有旋转环装置，通过该旋转环装置来容纳存储模块中 的磁体的旋转。可扩展的电缆支撑件和旋转环的这种组合允许在每个房间中将电 缆从存储模块馈送到磁体，并允许磁体在两个房间之间以这种方式旋转。磁体的 旋转由沿相反方向移动的轨道驱动，旋转环有助于准确地围绕模块中容器下方固 定垂直轴的运动。

因此，左侧轨道和右侧轨道由伺服电动机驱动，该伺服电动机在旋转期间沿 相反的方向接合，从而优选在存储模块内部时，但在某些情况下，在不同操作位 置之间的其他位置，使磁体精确地旋转。提供激光引导传感器，该传感器可检测 所需的精确旋转是否存在偏差，并提供电动机补偿以保持精度。这允许磁体绕固 定的垂直轴精确地旋转180°。

电缆输送系统由双轴CC设计和挠性管导向装置限定，其允许电缆承载器向 左进入第一手术室或向右进入第二手术室，并且也可以停放在中央。中心停放位 置由挠性管引导，该挠性管通过导向的大头钉组件在两个位置之间进行铰接，该 大头钉组件具有致动的销钉，这些销钉会将导向装置锁定在不同的位置。通过使 动子进入所需的选定房间，挠性管自然会沿该方向移动，直到它在弯曲轨道的末 端停止为止，在该处挠性管被受控的致动器销锁定。电缆导向器在容器中滚动时， 其弯曲的轮廓由固定的弧形轮廓82确定。可滚动的电缆导向器必须锁定在轮廓82上，以使当磁体以相反方向移动回存储模块时保持其弯曲位置，因为磁体移 动推动了电缆承载器并迫使它返回容器中。在磁体完全进入存储模块内部之前， 执行器锁定销就会松开，从而使电缆导向器拉直并匹配第二位置。

安装在磁体和电缆导向磁体之间的旋转环有两个部分，其底部牢固地安装在 磁体上，而顶部牢固地安装在电缆托架上。旋转环的两个部分以0°或180°锁定 在一起，或者由旋转环致动器自由旋转。为了允许旋转，在旋转环致动器脱离接 合以允许磁体旋转的同时，顶部通过致动器保持锁定或接合到存储模块。为了允 许磁体行进，在旋转环执行器接合时，模块致动器脱离。

MRI系统存储模块因此访问两个相邻的房间。它在伺服电动机控制履带式动 子上的两个房间之间移动。储物模块两侧的门67允许进入一个或另一个房间。 设置一个互锁装置，以便在任何时候都只能打开一个门。

图11和图12示出了对准装置，当磁体移动到其在工作台上的所需位置时， 该对准装置用于相对于圆柱形孔的位置将患者适当地定位在工作台上。因此，提 供了一种定位装置，该定位装置用于模拟在移动到工作台上时磁体的孔的位置。 在使用前的存放位置(图12)和工作位置的位置(图11)中显示了该位置。

定位装置包括可移动推车90，该可移动推车90安装在后接地轮91和可转 向的前接地轮92上，从而可在磁体上移动到位。定位系统93包括在推车上的 协作部件93A和在工作台上的协作部件93B，它们将推车定位在在工作台上固 定的预定位置。推车包括可折叠的延伸部分94，如图12所示，该折叠的延伸部 分94可缩回至存放状态。因此，通过固定部件15A将工作台13的底部15固定 在地板上，并且通过联接件93将推车固定在工作台上，推车相对于地板保持固 定在适当的位置，以便确定将磁体16抬起到工作台上的位置。

可移动推车90提供了用于容纳前述屏蔽组件38的支撑基座。因此，当不 使用且未附在工作台上时，屏蔽结构可被移动以存储在推车上。屏蔽结构带有端 部引导环，该端部引导环在使用中布置成在将磁体提升到成像位置时抵靠磁体的 正面。因此，环381限定了第一导向环，当将屏蔽结构如图11所示连接到工作 台时，该第一导向环用于模拟在磁体处于第一成像位置时磁体的孔的前端的位 置。

推车具有第二引导环95，该第二引导环95承载在推车的底部竖立的轨道 96上。因此，推车相对于工作台固定，因此相对于固定在工作台上的环381固 定。环95相对于推车并且因此相对于工作台是固定的。环95相对于推车定位， 因此相对于工作台定位，以便在磁体处于第一成像位置时模拟磁体孔的后端的位 置。因此，这两个环在相对位置处被同轴支撑。当将磁体置于其成像位置时，可 以模拟磁体孔的前后。

提供具有杆孔98和内边缘99的细长杆构件97，该杆构件的长度横跨第一 和第二引导环。每个端部具有座落于相应的引导盘的外边缘上的肩部100、101。 杆的内边缘99被布置成使得细长杆构件97围绕第一环和第二环的旋转形成假 想的圆柱形表面，当磁体处于第一成像位置时，该假想的圆柱形表面精确地匹配 孔的实际圆柱形表面。因此，每个环的内边缘在其端部处匹配孔，并且内边缘 99跟随环的内边缘，使得内边缘位于假想圆柱体中，与环周围的每个位置处的 孔匹配。在将磁体放到位之前，在患者和相关组件(例如头部夹具和成像线圈) 在工作台上就位的情况下，应该理解，杆构件在患者或患者支撑物任何部位上的 的杆构件的任何撞击都将预示着当磁体最终进入成像位置时，磁体受到不可接受 的撞击。因此，该杆用作先验检测系统，以确保在磁体实际移动之前，患者已正 确放置，并在必要时重新放置。

如上所述，不是屏蔽整个房间，而是采用局部屏蔽。这可以是安装在工作台 上的屏蔽罩的形式，其中局部RF屏蔽罩是与工作台分离的组件，并存储在存储 模块中，直到需要为止。在存储模块中，防护罩位于轮推车上，并存储在存储模 块内部，位于存储模块前面的卷帘门后面。在准备患者进行手术时，此轮推车还 可以用作对齐/头骨夹定位工具。该定位工具与磁体孔匹配，并允许工作人员在 手术前对患者进行定位，以确保他/她在到达MR之前就可以匹配MR。这将确 定任何患者都不会受到干扰，并在磁体到达时节省时间。这是患者准备工作的一 部分。

推车90在其基座处具有向下折叠的翼片94，该翼片94与工作台基座的前 部接合并确保推车与磁体行进对准。工作台必须通过工作台后面的两个定位螺钉 15A固定在地板上。因此，这种布置用于定位磁体在磁体运动的引导下相对于工 作台移动到其位置，从而确保磁体不会向着工作台错误地移动，从而导致潜在的 碰撞或不正确的最终位置。推车带有对准环或定位杆，对准环或定位杆可在推车 上相对于工作台移动。

手术室工作人员拿起栓连的杆，然后扫视代表磁体孔位置的体积(当孔在 工作台上就位时)。任何患者/颅骨夹接触都必须重新定位颅骨夹以清除导板。如 果该患者在旋转时清除了杆，从而模拟了磁体的内部孔，那么它将清除MR孔。

该系统可用于对患者身体的许多部位进行成像，但主要设计用于对头部进行 成像，并且在安排进行成像时，该系统包括常规的头部夹具37，该夹具具有侧 销371，侧销371用于将患者的头部夹紧在销之间。销被支撑在托架372上， 托架372附接到安装在工作台14的延伸部分141上的支撑件373上。

线圈结构36在图14和15中最佳示出，并且包括下部RF线圈组件361， 该下部RF线圈组件361安装在患者头部下方的头部夹具37上或内部。下线圈 361可以是刚性的或弹性的，并且优选地是弹性的，以占据头部下方但在支架 371的顶部上的所需位置。如果其为弹性，则其可以被移动以紧密地位于头部的 下部附近。线圈构造可以具有与以下描述的顶部线圈组件362的线圈构造相同 的类型和布置。

因此，RF探头包括上部RF线圈组件362，该上部RF线圈组件362布置 成与患者的头部接合，如图15所示。同样鉴于线圈在外科手术过程中保持在原 位的事实，至少RF上部线圈组件处于无菌状态，以使它可用于外科手术；

无菌的RF上部线圈组件362以上部线圈组件的弹性覆盖在患者的头部上 方，从而使其至少部分地与该组件所接合的头部的部分的形状相符。即，上部线 圈组件被搭接成与患者的头部直接接触，并且具有足够的弹性，以便在不施加将 其保持在适当位置的力的情况下顺应。上部线圈结构包括封装在弹性塑料材料 364中的弹性导体装置363，该柔性导体材料直接与患者的头部接合并与其顺应。 因此，线圈的上表面和下表面均由塑料材料形成，导体包含在材料中。该材料可 以浇铸在形成的导体组件周围的适当位置，或者可以形成为在其间包含导体的两 个覆盖层。弹性塑料材料由与MR兼容的材料形成，因为它可以承受磁场并且不 会在图像中产生伪像。弹性塑料材料364具有小于5.0mm的厚度。弹性塑料材料具有柔性，使得当被施加在患者的头部上时，上部线圈的边缘365在其自身 重量下在头部下方悬垂而无需施加额外的力。

为了提供用于手术过程的有效灭菌，至少上线圈组件被制造为一次性的，并 且包括用于将信号电缆367连接到计算机控制系统的一次性的医疗连接器366。 连接器366在电缆的端部包括一部分，使得电缆被重复使用，而由导体363，覆 盖塑料和连接器366限定的相对较小的部件被布置为一次性使用。

作为替代，为了提供用于手术过程的有效灭菌，在使用期间至少将上部线圈 组件363***灭菌袋368中，以再利用先前使用的上部线圈组件。因此，每个 外科手术使用单独的无菌袋，在使用过程中将线圈组件363***其中。

上部线圈组件363包括前置放大器369，该前置放大器369安装在连接到 计算机控制系统的信号电缆367上的容器370中，使得线圈结构363本身非常 细且轻，因为包括连接器366和前置放大器369的电缆，如图15所示，不是悬 垂导体的一部分。

对于连接到线圈结构363的相应线圈元件1、2、3或4的每个导体，前置 放大器367在相应导体373和相应的前置放大器372之间包括相应的移相电路 371。每个导体373通过分别连接到另一端上的线圈元件的电感器L1至L4，根 据选择的组件的值连接到相应的线圈元件1、2、3、4，以使每个线圈元件的相 移等于MR系统的工作频率的半波长。

已经发现，上部线圈组件的弹性和悬垂性使线圈更靠近患者并提高了SNR 至多达50％，并使其能够适应从6个月大婴儿到成年男性的多种人体头部。

头部发送线圈可以作为常规的身体线圈设置，位于ISO中心处的磁体内部， 并且在磁体的患者侧具有喇叭口。它将产生正交均匀发射RF B1场。这种设计 可以大大减少接收线圈的重量并改善工作流程。或者，可以使用上部和下部线圈 结构361、362来执行发送功能。

对于头部成像，接收线圈包括上部和下部线圈设计：下部线圈为薄柔性设计， 可以***患者头部和头部固定装置(HFD)之间。上部线圈是超薄弹性线圈，可 将SNR提高约50％。在薄的弹性封装材料中的弹性导体的使用允许该结构完全 弹性，以使其披覆在患者的脸上，同时基本上与患者的皮肤的所有部分包括前额， 脸颊和下巴接触。

上下线圈均可与B0匀场线圈集成在一起，从而可以进一步提高线圈性能。

为了对在外科手术环境中使用的线圈提供有效的消毒，上线圈和下线圈都可 以被制造为可与一次性医疗连接器一起一次性使用。或者，线圈可以是可重复使 用的类型，但是在使用过程中被***灭菌袋中。

如图14所示，至少上部线圈组件使用成排布置的多个线圈环或元件1、2、 3和4，每个线圈环或元件1、2、3和4部分地与下一个重叠。这种布置是众所 周知的，并用于在各个线圈之间提供去耦。

即，相邻的一对线圈环1、2和2、3等通过部分重叠1A，2A等与耦合该 对的两个线圈环的共享电容器C2，C3一起去耦。同样，也通过使用连接两个下 一个相邻线圈环路的共享电容器C20，C21来去耦下一个相邻线圈环1、3和2、 4。

以此方式，上部线圈组件包括至少第一，第二和第三线圈环1、2、3，所述 第一，第二和第三线圈环成排布置，其中每个线圈环1、2、3在其周围的间隔 位置处包括多个电容器。因此，线圈1具有电容器C1、C2、C15和C10。线圈 2具有电容器C14、C7、C16和C11，每个线圈环的一部分与下一个线圈部分 重叠，因此第一个线圈环与第二个线圈环部分重叠，第二个线圈环与第三个线圈 环部分重叠；

因此，第一线圈环和第二线圈环通过它们的部分重叠以及在第一环和第二环 的公共部分上共享的第一附加去耦电容器C2、C3的设置而被去耦。同样，第二 和第三线圈环2、3通过其部分重叠2A与在第二和第三环的公共部分上共享的 第二附加去耦电容器C3的设置而被去耦。最后，第一和第三线圈环1、3也通 过使用在第一和第三线圈环之间的连接导体1B中第三附加电容器C20去耦。在 第一和第三环之间还提供了第二连接导体1C。

如图所示，还提供了布置在该排中的第四线圈环4，其中第三线圈环3和第 四线圈环4通过其部分重叠以及在第三和第四线圈的公共部分上共享的第三附 加去耦电容器C4的设置而被去耦。第二和第四线圈环2，4通过在第二线圈环 和第四线圈环之间的连接导体2A中使用第五附加电容器C21而去耦。

线圈设计使用成排布置的多个(例如四个)线圈元件，每个线圈元件与下一 个线圈元件部分地重叠。通过使用已知的重叠方法，将相邻的线圈元件1和2、 2和3、3和4去耦，该方法是通过部分重叠以及提供耦合两个线圈元件的共享 电容器而获得的。另外，还通过使用连接两个下一个相邻线圈元件的共享电容器 来使下一个相邻线圈元件1和3、2和4去耦。上一个线圈去耦仅提供通过使用 在它们之间使用共享电容器来完成的相邻线圈元件之间的去耦。下一个相邻的线 圈元件之间没有去耦。

可以在功能性MRI操作中使用此处最佳地如图7至10所示的布置，其中在 图7所示的第一位置，工作台13和磁体16将要成像的患者的头部定位在磁体 的成像区域161内头部夹具37上，并且在图9所示的第二位置中，患者的头部 暴露于磁体16的后端或远端751之外，以便于进行手术。

为了在这些位置之间移动，磁体和工作台被安装成在工作台的纵向上从第一 成像位置到第二非成像位置相对运动。

如图9所示，磁体可沿工作台移动，使得患者端移动到紧靠工作台的底部的 位置，并且工作台悬置在磁体中，并且工作台通过轨道132上的滑动部分133 延伸，并纵向进入第二位置的磁体。

在图9所示的第二位置中，当磁体在第二位置中时，磁体通过控制器134 关闭，以关闭磁场，以使得能够使用铁磁工具135(例如钻头)在第二位置中进 行外科手术。

在将患者的一部分暴露在图9的第二位置后，通过相对运动将该部分移动到 图7的第一位置以进行成像，并通过控件134将功率施加到磁体，而提供了非 铁磁工具137，用于在第一位置进行附加外科手术。工具137可包括在磁体内的 机器人引导系统136，用于执行附加的外科手术。工具137可包括在第一位置处 的探针，该探针用于在诸如DBS的成像的引导下***患者的头部。

对于由神经外科医生在大脑上执行的深部神经刺激和其他操作，在图9中将 磁体的功率降低到零，然后移动系统，使磁***于患者的胸部和胃部。这使病人 的头部暴露在远离工作台的磁体末端之外。外科医生开始进行外科手术，这需要 使用铁磁材料，如果处于非零磁场，该铁磁材料会被磁体吸引。通常，这用于使 用钻孔工具在颅骨上形成钻孔。因此，外科医生可以使用常规工具来执行常规外 科手术，而不会受到磁体吸引的危险。

完成此过程的一部分后，磁体将打开，外科医生可以继续执行此过程，但仅 使用MRI安全设备。要完成这些任务，需要有适当的支撑，以通过一个在手术 第一部分中在患者颅骨上制成的钻孔引入一个或两个***套管或电极。这些的轨 迹基于立体定向成像。当磁体处于磁场中时，提供患者和磁体的相对运动，使得 患者的头部被接收到磁体的均匀视场中。这可以通过磁体在其移动系统上沿工作 台的纵向移动来获得。在替代实施例中，移动患者床的伸缩组件以将患者的头部 放置在成像视野中。获得图像并将其与术前图像融合，该术前图像可能包含解剖 学，功能学和眼科影像学信息。这些图像用于验证电极或其他探针的轨迹是否正 确。这些图像还可以用于验证目标没有因颅骨打开后的脑部移动而移动。如果插 入的插管或电极未对准目标，则必须计算新的轨迹，以使植入的电极到达真实目标。完成此操作后，外科医生会将电极植入患者的大脑中，并验证植入的电极是 否位于目标处。可以使用带有或不带有图像指导的机器人，将***的插管和电极 推进大脑。已经针对引入立体定向脑电图电极进行了描述，但是本发明的另一实 施方式会是控制肿瘤的激光消融或其他损伤方式。