CN113711075A - 用于磁共振成像磁体组件的声学屏蔽件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁共振成像***部件。所述磁共振成像***部件包括用于磁共振成像圆柱形磁体组件(102)的声学屏蔽件(124)。所述声学屏蔽件包括圆柱形部分(125)，所述圆柱形部分被配置用于被***到所述磁共振成像圆柱形磁体组件的膛(106)中并且用于完全覆盖所述磁共振成像***的所述膛。所述圆柱形部分包括光滑的暴露表面(126)，所述光滑的暴露表面被配置用于背离所述磁共振成像圆柱形磁体组件。所述圆柱形部分还包括附接表面(127)。所述声学屏蔽件还包括被附接到所述附接表面的声学超材料层(128)。

Description

用于磁共振成像磁体组件的声学屏蔽件

技术领域

本发明涉及磁共振成像，特别涉及减少在磁共振成像***的操作期间生成的噪声。

背景技术

磁共振成像(MRI)扫描器使用大型静态磁场来使原子的核自旋对齐，作为产生患者体内的图像的流程的部分。这个大型静态磁场被称为B0场或主磁场。除了用于生成B0场的磁体或主磁体之外，还存在用于生成梯度磁场的梯度线圈。

这些梯度线圈被定位在对象附近或周围，并且被馈送以电流来临时生成梯度磁场。由于梯度线圈被放置在B0场内，因此梯度线圈内的电流流动引起被施加到梯度线圈的机械力。这些机械力的结果是生成声学噪声，该声学噪声可能非常响亮。

Tang等人的期刊文章“Hybrid acoustic metamaterial as super absorber forbroadband low-frequency sound”(Sci Rep.，2017年，第7卷，第43340页，doi:10.1038/srep43340)公开了使用超材料来吸收低频声音。公开了穿孔蜂窝-波纹混合超材料(PHCH)以及其他类型的超材料。

Ma等人的期刊文章“Acoustic Metamaterials:From local resonances tobroad horizons”(Sci.Adv.，2016年，第2卷，e1501595)公开了各种声学超材料。

发明内容

本发明在独立权利要求中提供了磁共振成像***部件、磁共振成像***和计算机程序产品。

声学屏蔽磁共振成像***有几个难点。第一个难点是声学噪声可以具有大的低频分量。通常，噪声将具有数百Hz至数千Hz的频率。屏蔽低频通常需要大结构，这种大结构并不适合用在磁共振成像***内。另一个难点是噪声的频率，因为在不同的磁共振成像协议中使用的梯度脉冲或者甚至在相同的磁共振成像协议中使用的梯度脉冲能够改变。低频噪声没有恒定的频谱。

本发明的实施例使用声学超材料来提供紧凑的声学屏蔽件，但是仍然能够吸收由梯度线圈生成的低频噪声。这可以通过利用包括声学超材料的声学屏蔽件覆盖圆柱形磁体的膛的内部来实现。

一些实施例要么修改声学超材料的结构，要么修改声学超材料内或周围的空气压力，以调节声学超材料从梯度线圈吸收噪声的频率。能够动态进行压力调节，使得针对由梯度线圈正在生成的噪声来量身定制由声学超材料对声音的吸收。

在一个方面中，本发明提供了一种磁共振成像***部件。所述磁共振成像***部件包括用于磁共振成像圆柱形磁体组件的声学屏蔽件。所述声学屏蔽件包括圆柱形部分，所述圆柱形部分被配置用于被***到所述磁共振成像圆柱形磁体组件的膛中并且用于完全覆盖所述磁共振成像***的所述膛。所述圆柱形部分包括光滑的暴露表面，所述光滑的暴露表面被配置用于背离所述磁共振成像圆柱形磁体组件。也就是说，光滑的暴露表面背离磁共振成像圆柱形磁体组件的膛。

所述圆柱形部分还包括附接表面。所述声学屏蔽件还包括被附接到所述附接表面的声学超材料层。该实施例可以是有益的，因为在磁共振成像期间，通常生成大量的声学噪声。特别地，在磁体的膛内存在梯度线圈，该梯度线圈能够产生响亮的重复敲击或拍打噪声。使用声学屏蔽件可以减少这种声学噪声并且使得正被成像的对象更加舒适。

磁共振成像圆柱形磁体组件可以包括例如磁体、匀场线圈、用于磁体的磁场匀场线圈、梯度线圈和其他仪器。

在另一实施例中，所述声学屏蔽件被配置用于声学密封所述磁共振成像圆柱形磁体组件而免受从所述磁共振成像圆柱形磁体组件发出的声音的影响。在一些示例中，这可以是仅在磁体的膛内的声学屏蔽件。在其他示例中，声学屏蔽件可以覆盖较大的部分或甚至整个磁体。在这种情况下，可以使用声学超材料层对整个磁共振成像圆柱形磁体组件进行声学屏蔽。这可以例如包括具有在磁体外部的声学超材料的端盖。

在另一实施例中，所述声学屏蔽件还包括端盖，所述端盖被配置用于在所述圆柱形部分与所述磁共振成像圆柱形磁体组件之间形成气密密封。使用端盖可以是有益的，因为已经表明声学超材料对声音的吸收可以是压力依赖性的。通过使用端盖，这可以使得能够控制压力，因此可以调谐超材料吸收声音的频率。

在另一实施例中，所述声学超材料包括声学相位操纵结构。

在另一实施例中，所述声学超材料包括局部谐振声学超材料。

在另一实施例中，所述声学超材料包括沿着长度分布的一系列亥姆霍兹谐振器。例如，该长度可以被分布在与磁体的圆柱形膛同轴的方向上。

在另一实施例中，所述声学超材料包括穿孔蜂窝-波纹混合声学超材料。这可以是有益的，因为这些类型的超材料非常擅长吸收通常会由磁共振成像***生成的低频声音。

在另一实施例中，所述声学超材料包括蜂窝混合声学超材料。

在另一实施例中，所述声学超材料包括波纹混合声学超材料。

在另一方面中，所述声学屏蔽件包括致动器。所述声学超材料包括个体单元。所述单元具有可变体积。也就是说，可以改变单元的空气空间或尺寸。所述致动器被配置用于修改所述可变体积。所述单元包括以下各项中的任一项以用于修改所述可变体积：波纹管、可调节的六角手风琴型结构，以及在顶层与底层之间的可移动剪切运动。致动器可以用于控制体积并因此调谐声学超材料的谐振频率或主要吸收声学频率。

在另一实施例中，所述声学屏蔽件包括致动器。声学超材料包括单元，其中，所述单元的至少部分各自具有远离所述光滑的暴露表面指向的开口。所述声学屏蔽件包括可移动层，所述可移动层被配置用于调节所述开口的尺寸。所述致动器被配置用于调节所述可移动层以控制所述开口的所述尺寸。这可以是有益的，因为调节开口的尺寸可以改变声学超材料由此吸收声音的频率或频率范围。

在另一实施例中，所述磁共振成像***部件还包括所述磁共振成像圆柱形磁体组件。所述磁共振成像***部件包括在所述声学超材料层与所述磁共振成像圆柱形磁体组件之间的空气间隙。

在另一实施例中，所述磁共振成像***部件还包括空气压力控制***，所述空气压力控制***被配置用于控制所述空气间隙处的空气压力以调节所述声学屏蔽件的声学吸收的频率依赖性。这可以是有益的，因为能够调节声学屏蔽件以吸收声学频率，这些声学频率大多数是在操作期间由磁共振成像***生成的。

例如，可以以不同的方式实施空气压力控制***。在一个示例中，空气压力控制***包括泵或其他能够提供空气压力的***。在一些示例中，声学屏蔽件可以抵靠磁共振成像圆柱形磁体组件而密封，使得空气被俘获。在其他示例中，声学屏蔽件可能泄漏，并且可以使用强力泵或压缩空气来将气体吹入空气间隙中并仍然控制空气间隙的空气压力。

在另一方面中，本发明提供了一种被配置用于从成像区采集磁共振成像数据的磁共振成像***。所述磁共振成像***包括：根据示例的磁共振成像***部件。所述磁共振成像***还包括压力监测器，所述压力监测器用于采集描述所述空气间隙的所述空气压力的空气压力数据。所述压力监测器形成控制回路以部分控制所述空气压力控制***。该实施例可以是有益的，因为它可以实现对空气间隙中的空气压力的精确控制，因此可以实现对被声学屏蔽件吸收的声学噪声的一个或多个频率的精确控制。

在另一实施例中，所述磁共振成像***还包括用于存储机器可执行指令和脉冲序列命令的存储器。本文使用的脉冲序列命令是这样的命令或数据：其可以被转换成使得能够控制和操作磁共振成像***的命令。所述磁共振成像***还包括用于控制所述磁共振成像***的处理器。

对所述机器可执行指令的运行使所述处理器通过利用所述脉冲序列命令控制所述磁共振成像***来采集所述磁共振成像数据。在一些示例中，磁共振成像数据也可以被重建成一幅或多幅磁共振图像。

在另一实施例中，所述脉冲序列命令包括空气压力命令，所述空气压力命令被配置用于在所述脉冲序列命令的运行期间动态控制所述空气压力控制***。例如，脉冲序列可以具有额外的数据字段或位置，当脉冲序列命令被运行时，该额外的数据字段或位置能够用于指定空气间隙中的选定的空气压力。这可以是有益的，因为通过对脉冲序列命令的运行，由磁共振成像***的梯度线圈生成的声学噪声可以随时间改变。通过动态改变空气间隙中的空气压力，能够针对当前由磁共振成像***生成的噪声来调整声学屏蔽件。对空气压力控制***的动态控制可以利用脉冲序列命令来动态控制空气压力。

在另一实施例中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用所述脉冲序列命令来计算梯度线圈声学频率。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用所述梯度线圈声学频率来计算所述空气压力命令。梯度线圈被供应有脉冲电流。根据梯度脉冲计算噪声频谱很直截了当。这可以用于提前或在运行中计算空气压力命令。

在另一实施例中，所述磁共振成像***还包括麦克风***，所述麦克风***被配置用于在所述膛内测量从所述磁共振成像圆柱形磁体组件发出的声学噪声的声学噪声数据。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器在对磁共振成像数据的所述采集期间采集所述声学噪声数据。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器通过计算所述声学噪声数据的傅里叶变换来计算噪声频谱。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用所述噪声频谱和所述声学屏蔽件的声学模型来计算压力设定值。

在不同的示例中，声学模型可以具有不同的形式。在一个示例中，声学模型可以简单地是提供针对给定的噪声频率的压力值的查找表。也可以使用数学模型，该数学模型对由声学屏蔽件屏蔽的噪声范围进行更完整的建模。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用所述压力设定值来控制所述空气压力控制***。该实施例可以独立使用，也可以与脉冲序列中的空气压力命令一起使用。当与空气压力命令一起使用时，压力设定值可以用于修改在脉冲序列命令中设定的值。这可以为减少声学噪声提供更准确且更动态的控制。

在另一实施例中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器在对所述机器可执行指令的运行期间将所述压力设定值记录在空气压力日志中。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用所述空气压力日志来修改所述空气压力命令。这可以例如用于将空气压力命令自动添加到脉冲序列命令。这使得能够更加持续有效地减少来自磁共振成像***的噪声。

在另一方面中，本发明提供了一种包括机器可执行指令的计算机程序产品，所述机器可执行指令用于由控制根据实施例的磁共振成像***的处理器运行。所述磁共振成像***还包括麦克风***，所述麦克风***被配置用于在所述磁共振成像圆柱形磁体组件的所述膛内测量声学噪声数据。对所述机器可执行指令的运行使所述处理器通过利用脉冲序列命令控制所述磁共振成像***来采集磁共振成像数据。所述脉冲序列命令包括空气压力命令，所述空气压力命令被配置用于在对所述脉冲序列命令的运行期间动态控制所述空气压力控制***。

在另一实施例中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器在对所述磁共振成像数据的所述采集期间采集声学噪声数据。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器通过计算所述声学噪声数据的傅里叶变换来计算噪声频谱。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用所述噪声频谱和所述声学屏蔽件的声学模型来计算压力设定值。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用所述压力设定值来控制所述空气压力控制***。

在另一方面中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器在对所述机器可执行指令的运行期间将所述压力设定值记录在空气压力日志中。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用所述空气压力日志来修改所述空气压力命令。

应当理解，可以组合本发明的前述实施例中的一个或多个实施例，只要所组合的实施例并不相互排斥即可。

本领域的技术人员将意识到，本发明的各方面可以被实施为装置、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各方面可以采用以下形式：完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、驻留软件、微代码等)或在本文中全部被通称为“电路”、“模块”或“***”的组合了软件方面和硬件方面的实施例。此外，本发明的各方面可以采用被实施在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，所述一个或多个计算机可读介质具有被实施在其上的计算机可执行代码。

可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。本文使用的“计算机可读存储介质”涵盖可以存储能由计算设备的处理器执行的指令的任何有形存储介质。计算机可读存储介质可以被称为计算机可读非瞬态存储介质。计算机可读存储介质还可以被称为有形计算机可读介质。在一些实施例中，计算机可读存储介质还能够存储能够由计算设备的处理器访问的数据。计算机可读存储媒介的示例包括但不限于：软盘、磁硬盘驱动器、固态硬盘、闪速存储器、USB拇指驱动器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、光盘、磁光盘以及处理器的寄存器文件。光盘的示例包括压缩盘(CD)和数字多用盘(DVD)，例如，CD-ROM、CD-RW、CD-R、DVD-ROM、DVD-RW或DVD-R盘。术语“计算机可读存储介质”还指能够由计算机设备经由网络或通信链路进行存取的各种类型的记录媒介。例如，可以在调制解调器上、在互联网上或在局域网上检索数据。可以使用任何适当的介质来传输在计算机可读介质上实施的计算机可执行代码，所述任何适当的介质包括但不限于：无线、有线、光纤缆线、RF等，或前项的任何合适的组合。

计算机可读信号介质可以包括例如在基带中或作为载波的部分的、在其中实施计算机可执行代码的传播的数据信号。这样的经传播的信号可以采用各种形式中的任何形式，包括但不限于：电磁、光学或其任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是这样的任何计算机可读介质：所述计算机可读介质不是计算机可读存储介质并且能够传递、传播或传输用于由指令执行***、装置或设备使用的程序或与指令执行***、装置或设备结合使用的程序。

“计算机存储器”或“存储器”是计算机可读存储介质的示例。计算机存储器是能由处理器直接访问的任何存储器。“计算机存储设备”或“存储设备”是计算机可读存储介质的另外的示例。计算机存储设备是任何非易失性计算机可读存储介质。在一些实施例中，计算机存储设备也可以是计算机存储器，或者反之亦然。

本文使用的“处理器”涵盖能够运行程序或机器可执行指令或计算机可执行代码的电子部件。对包括“处理器”的计算设备的引用应被解读为可能包含多于一个处理器或处理核。处理器例如可以是多核处理器。处理器也可以指在单个计算机***之内的或被分布在多个计算机***之间的处理器的集合。术语“计算设备”也应被解读为可能指多个计算设备的集合或网络，所述多个计算设备中的每个均包括一个或多个处理器。计算机可执行代码可以由可以在相同的计算设备之内或者甚至可以被分布在多个计算设备上的多个处理器来执行。

计算机可执行代码可以包括令处理器执行本发明的一方面的机器可执行指令或程序。用于执行针对本发明的各方面的操作的计算机可执行代码可以被写成一种或多种编程语言的任何组合，包括面向对象的编程语言(例如，Java、Smalltalk、C++等)和常规程序编程语言(例如，“C”编程语言或类似的编程语言)，并且被编译成机器可执行指令。在一些实例中，计算机可执行代码可以是高级语言的形式或是预编译的形式，并且可以与解读器联合使用，所述解读器在运行中生成机器可执行指令。

计算机可执行代码可以完全在用户的计算机上、部分在用户的计算机上、作为独立软件包、部分在用户的计算机上并且部分在远程计算机上，或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种场景中，远程计算机可以通过任何类型的网络连接到用户的计算机，所述网络包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，或者可以连接到外部计算机(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)的连接。

参考根据本发明的实施例的流程图图示和/或方法、装置(***)以及计算机程序产品的框图描述了本发明的各方面。应当理解，在适当时能够由计算机可执行代码形式的计算机程序指令来实施流程图、图示和/或框图的框的每个框或部分。还应当理解，当互不排斥时，可以对不同的流程图、图示和/或框图中的框进行组合。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器以产生机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建用于实施流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的单元。

这些计算机程序指令也可以被存储在计算机可读介质中，所述计算机可读介质能够指导计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备来以特定方式起作用，使得被存储在计算机可读介质中的指令产生制造品，所述制造品包括实施在流程图和/或一个或多个框图框中指定的功能/动作的指令。

计算机程序指令也可以被加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上，以引起要在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行的一系列操作步骤，从而产生计算机实施的过程，使得在计算机或其他可编程装置上运行的指令提供用于实施在流程图和/或一个或多个框图框中指定的功能/动作的过程。

本文使用的“用户接口”是允许用户或操作者与计算机或计算机***交互的接口。“用户接口”还可以被称为“人机接口设备”。用户接口可以向操作者提供信息或数据和/或从操作者接收信息或数据。用户接口可以使得来自操作者的输入能够被所述计算机接收，并且可以从计算机向用户提供输出。换言之，用户接口可以允许操作者控制或操纵计算机，并且接口可以允许计算机指示操作者的控制或操纵的效果。在显示器或图形用户接口上显示数据或信息是向操作者提供信息的示例。通过键盘、鼠标、跟踪球、触控板、指点杆、图形输入板、操纵杆、游戏手柄、网络摄像头、头戴式设备、脚踏板、有线手套、遥控器以及加速度计来接收数据是使得能够从操作者接收信息或数据的用户接口部件的全部示例。

本文使用的“硬件接口”涵盖使得计算机***的处理器能够与外部计算设备和/或装置交互和/或控制外部计算设备和/或装置的接口。硬件接口可以允许处理器向外部计算设备和/或装置发送控制信号或指令。硬件接口还可以使得处理器能够与外部计算设备和/或装置交换数据。硬件接口的示例包括但不限于：通用串行总线、IEEE 1394端口、并行端口、IEEE 1284端口、串行端口、RS-232端口、IEEE-488端口、蓝牙连接、无线局域网连接、TCP/IP连接、以太网连接、控制电压接口、MIDI接口、模拟输入接口以及数字输入接口。

本文使用的“显示器”或“显示设备”涵盖适于显示图像或数据的输出设备或用户接口。显示器可以输出视觉、听觉和/或触觉的数据。显示器的示例包括，但不限于：计算机监视器、电视屏幕、触摸屏、触觉电子显示器、盲文屏幕、阴极射线管(CRT)、存储管、双稳显示器、电子纸、矢量显示器、平板显示器、真空荧光显示器(VF)、发光二极管(LED)显示器、电致发光显示器(ELD)、等离子显示面板(PDP)、液晶显示器(LCD)、有机发光二极管显示器(OLED)、投影仪以及头戴式显示器。

磁共振(MR)数据在本文中被定义为是在磁共振成像扫描期间使用磁共振装置的天线记录的对通过原子自旋发射的射频信号的测量结果。MRF磁共振数据是磁共振数据。磁共振数据是医学图像数据的示例。磁共振成像(MRI)图像或MR图像在本文中被定义为是对在磁共振成像数据内包含的解剖数据重建的二维可视化或三维可视化。能够使用计算机来执行这种可视化。

附图说明

下面将参考附图并且仅通过示例的方式描述本发明的优选实施例，在附图中：

图1图示了磁共振成像***的示例；

图2示出了图示操作图1的磁共振成像***的方法的示例的流程图；

图3图示了可机械调节的声学超材料的示例；

图4图示了可机械调节的声学超材料的另外的示例；

图5图示了可机械调节的声学超材料的另外的示例；

图6图示了声学屏蔽件；

图7图示了磁共振成像圆柱形磁体组件的声学屏蔽件；并且

图8图示了操作声学屏蔽件的方法。

附图标记列表

100 磁共振成像***

102 磁共振成像圆柱形磁体组件

104 磁体

106 磁体的膛

108 成像区

109 感兴趣区域

110 磁场梯度线圈

112 磁场梯度线圈电源

114 射频线圈

116 收发器

118 对象

120 对象支撑物

122 空气压力控制***

124 声学屏蔽件

125 圆柱形部分

126 光滑的暴露表面

127 附接表面

128 声学超材料层

130 空气间隙

132 压力传感器

134 麦克风

136 端盖

140 计算机***

142 处理器

144 硬件接口

146 用户接口

148 计算机存储器

150 机器可执行指令

152 脉冲序列命令

154 空气压力命令

156 空气压力数据

158 声学噪声数据

160 噪声频谱

162 压力设定值

164 声学屏蔽件的声学模型

166 空气压力日志

168 磁共振成像数据

170 磁性共振图像

200 通过利用脉冲序列命令控制磁共振成像***来采集磁共振成像数据

202 在对磁共振成像数据的采集期间采集声学噪声数据

204 通过计算声学噪声数据的傅立叶变换来计算噪声频谱

206 使用噪声频谱和声学屏蔽件的声学模型来计算压力设定值

208 使用压力设定值来控制空气压力控制***

210 在对机器可执行指令的运行期间将压力设定值记录在空气压力日志中

212 使用空气压力日志来修改空气压力命令

300 单元

302 开口

302' 有效开口尺寸

304 空气体积

306 致动器

308 波纹管

310 减少的空气体积

400 单元

402 可移动层

406 孔

500 单元

502 可移动覆盖层

800 开始

802 选择磁共振脉冲序列

804 计算梯度线圈频率和用于最佳吸收的理想压力

806 测量间隙空气压力和/或透射声压

808 调节空气压力

810 扫描完成？

812 结束

具体实施方式

这些附图中，相同编号的元件要么是等效的元件，要么执行相同的功能。如果功能是等效的，则先前已经讨论过的元件将不必在后面的附图中再进行讨论。

图1图示了磁共振成像***100的示例。磁共振成像***包括磁共振成像圆柱形磁体组件102。圆柱形磁体组件102包括诸如磁体104、梯度线圈和匀场线圈之类的物件。

磁体104是超导圆柱型磁体，其具有穿过其中的膛106。在圆柱形磁体104的膛106内，存在成像区108，在成像区108中，磁场足够强大且足够均匀以执行磁共振成像。在成像区108内示出了感兴趣区域109。采集的磁共振数据通常是针对感兴趣区域采集的。对象118被示为由对象支撑物120支撑，使得对象118的至少部分在成像区108和感兴趣区域109内。

在磁体的膛106内还有一组磁场梯度线圈110，这组磁场梯度线圈110用于采集初步磁共振数据以对磁体104的成像区108内的磁自旋进行空间编码。磁场梯度线圈110被连接到磁场梯度线圈电源112。磁场梯度线圈110旨在是代表性的。通常，磁场梯度线圈110包含三组独立的线圈，这三组独立的线圈用于在三个正交的空间方向上进行空间编码。磁场梯度电源向磁场梯度线圈供应电流。被供应给磁场梯度线圈110的电流根据时间的函数受到控制并且可以是斜坡变化的或脉冲变化的。

与成像区108相邻是射频线圈114，射频线圈114用于操纵成像区108内的磁自旋的取向并且用于接收来自也在成像区108内的自旋的无线电发射。射频天线可以包含多个线圈元件。射频天线也可以被称为通道或天线。射频线圈114被连接到射频收发器116。射频线圈114和射频收发器116可以被单独的发射线圈和接收线圈以及单独的发射器和接收器代替。应当理解，射频线圈114和射频收发器116是代表性的。射频线圈114旨在表示专用的发射天线和专用的接收天线。同样地，收发器116还可以表示单独的发射器和接收器。射频线圈114还可以具有多个接收/发射元件并且射频收发器116可以具有多个接收/发射通道。例如，如果执行诸如SENSE之类的并行成像技术，则射频线圈114将具有多个线圈元件。

磁共振成像***100还被示为包括空气压力控制***122。空气压力控制***122可以例如提供空气或其他加压气体。空气压力控制***122被连接到声学屏蔽件124。声学屏蔽件在磁体104的膛106的内部。声学屏蔽件覆盖梯度线圈110。声学屏蔽件124具有被***到磁体104的膛106中的圆柱形部分125。声学屏蔽件124具有光滑的暴露表面126，光滑的暴露表面126界定膛106中的空间。背离膛106的中心是被附接到附接表面127的声学超材料层128。在声学超材料层128与磁场梯度线圈110之间存在空气间隙130。存在用于测量空气间隙130内的压力的压力传感器132。可以通过端盖136将空气间隙密封或部分密封而免受周围大气的影响。

还存在可以用于测量膛106内的声学噪声或声学空气压力的麦克风或空气压力传感器134。这可以例如用于在磁共振成像***100的操作期间确定由梯度线圈110生成的噪声。

收发器116和梯度控制器112被示为被连接到计算机***140的硬件接口144。计算机***还包括与硬件***144、存储器148和用户接口146通信的处理器142。存储器148可以是处理器142可访问的存储器的任何组合。这可以包括诸如主存储器、缓冲存储器之类的物件，并且还可以包括诸如闪存RAM、硬盘驱动器或其他存储设备之类的非易失性存储器。在一些示例中，存储器148可以被认为是非瞬态计算机可读介质。

存储器148被示为包含机器可执行指令150。机器可执行指令150使得处理器142能够控制磁共振成像***100的操作和功能。机器可执行指令150还可以使得处理器142能够执行各种数据分析和计算功能。计算机存储器148还被示为包含脉冲序列命令152。脉冲序列命令被配置用于控制磁共振成像***100根据磁共振成像协议从对象118采集一系列磁共振数据。

存储器148还被示为包含空气压力命令154。空气压力命令154可以被集成到脉冲序列命令152中并且用于当脉冲序列命令152正被运行时动态控制空气压力控制***122。存储器148还被示为包含在脉冲序列命令152的运行期间已经利用压力传感器132测量的空气压力数据156。当执行脉冲序列命令152被运行时，梯度线圈110尤其会引起声学噪声。由于不同的梯度脉冲发生改变，因此可以更改任何声学噪声的频率分量。空气压力命令154可以用于改变空气间隙130内的空气压力以改变声学超材料层128的频率吸收属性。

存储器148还被示为包含使用麦克风134采集的声学噪声数据158。麦克风应被理解为测量声压和/或空气压力。存储器148还被示为包含声学噪声数据158的傅里叶变换160。这例如在确定磁体的膛106内的声学噪声的频率分量中可以是有用的。存储器148还被示为包含通过将来自傅立叶变换160的数据输入到声学屏蔽件124的声学模型164中而使用的压力设定值162。在运行脉冲序列命令152的过程期间，可以反复采集或确定压力设定值162。例如，这些压力设定值162可以被记录在空气压力日志166中，空气压力日志166也被示为在存储器148中。然后，空气压力日志166可以用于生成和/或更改空气压力命令154。

存储器148还被示为包含通过利用脉冲序列命令152控制磁共振成像***100来采集的磁共振成像数据168。存储器148还被示为包含根据磁共振成像数据168重建的磁共振图像170。

图2示出了图示操作图1的磁共振成像***100的方法的流程图。首先，在步骤200中，利用脉冲序列命令152控制磁共振成像***100以采集磁共振成像数据168。脉冲序列命令152可以包括空气压力命令154，空气压力命令154可以控制空气压力控制***122以动态控制空气间隙130内的空气压力。在步骤202中，控制麦克风***134以在脉冲序列命令154的运行期间测量声学噪声数据158。

接下来，在步骤204中，通过对声学噪声数据158执行傅里叶变换来计算噪声频谱160。然后，在步骤206中，使用噪声频谱160和声学屏蔽件的声学模型164来计算压力设定值162。接下来，在步骤208中，利用压力设定值162来控制空气压力控制***122。在一些实例中，可以用压力设定值162来控制空气压力控制***122，并且/或者可以利用来自空气压力命令154的值来控制空气压力控制***122。接下来，在步骤210中，将压力设定值162记录到空气压力日志166中。最终，在步骤212中，使用空气压力日志166来修改空气压力命令154。

图3示出了声学超材料层128的单个单元300的两幅视图。该单个单元300具有由波纹管308形成的空气体积304。在一端存在通往空气间隙130的开口302。波纹管308被连接到致动器306。在较低的附图中，致动器使波纹管308接触，并且现在波纹管308具有减少的空气体积310。空气体积从304到310的变化将引起声学超材料层128的声音吸收属性的变化。

图4示出了替代声学超材料的个体单元400的两幅视图。存在被连接到致动器306的可移动层402。在顶部视图中，可移动层402处于松弛位置，其使得空气体积304最大化。在底部视图中，在306中的致动器已经使可移动层402发生移位。这使得空气体积变成减少的空气体积310。同样，空气体积从304到310的变化使得能够调谐声学超材料层128的声学属性。

图5示出了额外的单元500。在该示例中，单元是固定的并且是刚性的。代替改变体积，调节开口302。存在具有额外的孔的可移动覆盖层502。致动器306能够使得在顶部中的位置与底部中的位置之间滑动位置以改变开口302'的有效尺寸。这使得能够进一步调谐声学超材料层128的吸收属性。

示例可以提供声音吸收MR盖(声学屏蔽件124)。它可以是利用一层(可能是3D打印的)声学超材料制造的。这种高效的宽带吸收降低了患者所经历的声压，从而提高了患者的舒适度。

在一些示例中，可以针对当前活跃的MR序列动态调整吸收谱，以在所有扫描条件下提供最优吸收。通过调节磁体与盖子之间的间隙中的空气压力来实现对吸收谱的调整。

近年来，科学界对声学超材料越来越感兴趣。这些材料由表示耦合振子的子波长几何结构组成。通过(例如使用3D打印技术)设计专用结构，能够构建声学超材料，其具有与在其他无源材料中观察到的那些声学属性非常不同的声学属性。这些材料的一个应用是在低频(100Hz-2000 Hz)处的非常高效的宽带声音吸收。

如上面所提到的，当操作MR扫描器时，通过梯度线圈切换电流产生了机械振动，该机械振动被变换成声波。MR膛中的患者因此经历了非常响亮的声音。取决于MR序列运行，这些噪声能够处于不同的频率。

本发明示出了这样一种方式：修改梯度线圈与患者之间的塑料盖而使其声音吸收具有可调谐的吸收属性，从而减少膛中的噪声并提高患者的舒适度。

示例可以提供：

1、使用声学超材料来构建MR盖的方式；

2、修改超材料的声音吸收属性的***；

3、基于MR序列运行来控制声音吸收修改的***。

图6图示了所安装的声学屏蔽件124的特写视图。声学屏蔽件124被安装在膛内，使得在声学屏蔽件124与梯度线圈110之间存在空气间隙130。声学屏蔽件124具有面向患者或膛的内部的光滑的暴露表面126。这形成了支撑层，在该支撑层上安装有声学超材料层128。该附图示出了盖子的横截面和梯度线圈的附接表面。盖子(声学屏蔽件124)包括朝向外部(患者侧)的支撑层，该支撑层由诸如硬质塑料或碳纤维材料之类的刚性材料制成。声学超材料被建立在支撑层的顶部上。超材料由被设计为在特定频率范围(通常为几百至几千赫兹)内吸收声音的几何结构组成。

图7图示了声学屏蔽件124的替代实施例。在图1中图示的示例中，声学屏蔽件仅存在于磁体的膛106内。在该示例中，示出了膛106和磁体或磁共振成像圆柱形磁体组件102的外部。然后，这将吸收也实际透射通过磁体102的声学噪声。存在压缩机，其用作空气压力控制***122并且控制两个间隙130中的空气压力。该附图示出了具有包围盖的MR磁体的横截面。磁体与盖子之间的间隙被连接到压缩机/泵单元122以调节空气压力。在该示例中，盖子124完全包封梯度线圈110和磁体104布置，使得超材料与梯度线圈或磁体表面之间的间隙表示封闭的空气体积。

超材料是宽带声音吸收器。尽管如此，由于MR扫描器能够被配置为在非常大的频率范围内产生声音，因此必须针对梯度线圈的当前操作特性调谐超材料的吸收属性。由于声学超材料的吸收系数不仅取决于几何布置，而且还取决于空气的密度，因此能够通过改变磁体与盖子之间的间隙中的空气压力来调谐峰值吸收频率。

压缩机和/或泵(压力控制***122)被连接到间隙体积以根据当前运行的MR序列来增大或减小盖子与磁体之间的压力(从而修改吸收频率)。出于实际原因，无法完全密封空气间隙，因此泵必须连续运行以产生恒定的预先选择的空气压力。当前的飞利浦MR***已经为此目的提供了可以重复使用的气流出口。

下面在图8中描绘了用于调节超材料吸收的流程。在MR扫描的选择(开始)之后，根据已知的梯度波形来计算预计的噪声频谱。该信息用于设定通过运行压力泵在空气间隙内产生的压力。在扫描期间，基于透射通过盖子的声压的测量结果和/或声音水平的测量结果来不断重新调节压力。

图8示出了操作图1的磁共振成像***100的方法的另外的示例。首先在步骤800中开始。然后在步骤802中，选择磁共振成像序列。然后在步骤804中，根据所选择的磁共振序列802来计算梯度线圈频率，并且确定用于最佳吸收的理想空气压力。接下来在步骤806中，测量空气间隙压力和/或透射声压。在步骤808中，使用该信息来调节间隙中的空气压力。810是决策框，并且问题是“扫描或MR协议完成了吗？”。如果答案为否，则该方法返回到步骤806。如果扫描完成，则该方法继续进行到步骤812并且该方法结束。

虽然已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示例性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。

本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。虽然某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如，与其他硬件一起或作为其他硬件的部分而供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以以其他形式分布，例如，经由互联网或其他有线或无线的电信***进行分布。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims (15)

1.一种磁共振成像***部件，其中，所述磁共振成像***部件包括用于磁共振成像圆柱形磁体组件(102)的声学屏蔽件(124)，其中，所述声学屏蔽件包括圆柱形部分(125)，所述圆柱形部分被配置用于被***到所述磁共振成像圆柱形磁体组件的膛(106)中并且用于完全覆盖所述磁共振成像***的所述膛，其中，所述圆柱形部分包括光滑的暴露表面(126)，所述光滑的暴露表面被配置用于背离所述磁共振成像圆柱形磁体组件，其中，所述圆柱形部分还包括附接表面(127)，其中，所述声学屏蔽件还包括被附接到所述附接表面的声学超材料层(128)。

2.根据权利要求1所述的磁共振成像***部件，其中，所述声学屏蔽件被配置用于声学密封所述磁共振成像圆柱形磁体组件而免受从所述磁共振成像圆柱形磁体组件发出的声音的影响。

3.根据权利要求1或2所述的磁共振成像***部件，其中，所述声学屏蔽件还包括端盖(136)，所述端盖被配置用于在所述圆柱形部分与所述磁共振成像圆柱形磁体组件之间形成气密密封。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振成像***部件，其中，所述声学超材料包括以下各项中的任一项：

声学相位操纵结构；

局部谐振声学超材料；

沿着长度分布的一系列亥姆霍兹谐振器；

穿孔蜂窝-波纹混合声学超材料；

蜂窝混合声学超材料；

波纹混合声学超材料；以及

其组合。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振成像***部件，其中，所述声学屏蔽件包括致动器(306)，其中，所述声学超材料包括单元，其中，具有以下各项中的任一项：

其中，所述单元具有可变体积，其中，所述致动器被配置用于修改所述可变体积，其中，所述单元包括以下各项中的任一项以用于修改所述可变体积：波纹管(308)、可调节的六角手风琴型结构(308)，以及在顶层(402)与底层(126)之间的可移动剪切运动；

其中，所述单元的至少部分各自具有远离所述光滑的暴露表面指向的开口(302)，其中，所述声学屏蔽件包括可移动覆盖层(502)，所述可移动覆盖层被配置用于调节所述开口的尺寸，并且其中，所述致动器被配置用于调节所述可移动覆盖层以控制所述开口的所述尺寸；以及

其组合。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振成像***部件，其中，所述磁共振成像***部件还包括所述磁共振成像圆柱形磁体组件，其中，所述磁共振成像***部件包括在所述声学超材料层与所述磁共振成像圆柱形磁体组件之间的空气间隙(130)。

7.根据权利要求6所述的磁共振成像***部件，其中，所述磁共振成像***部件还包括空气压力控制***(122)，所述空气压力控制***被配置用于控制所述空气间隙的空气压力以调节所述声学屏蔽件的声学吸收的频率依赖性。

8.一种被配置用于从成像区采集磁共振成像数据的磁共振成像***，其中，所述磁共振成像***包括：

根据权利要求7所述的磁共振成像***部件；以及

压力监测器(132)，其用于采集描述所述空气间隙的所述空气压力的空气压力数据，其中，所述压力监测器形成控制回路以至少部分控制所述空气压力控制***。

9.根据权利要求8所述的磁共振成像***，其中，所述磁共振成像***还包括：

存储器(148)，其存储机器可执行指令(150)和脉冲序列命令(152)；

处理器(142)，其用于控制所述磁共振成像***，其中，对所述机器可执行指令的运行使所述处理器通过利用所述脉冲序列命令控制所述磁共振成像***来采集(200)所述磁共振成像数据。

10.根据权利要求9所述的磁共振成像，其中，所述脉冲序列命令包括空气压力命令(154)，所述空气压力命令被配置用于在所述脉冲序列命令的运行期间动态控制所述空气压力控制***。

11.根据权利要求10所述的磁共振成像***，其中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器：

使用所述脉冲序列命令来计算(804)梯度线圈声学频率；并且

使用所述梯度线圈声学频率来计算所述空气压力命令。

12.根据权利要求10或11所述的磁共振成像***，其中，所述磁共振成像***还包括麦克风***(134)，所述麦克风***被配置用于在所述膛内测量从所述磁共振成像圆柱形磁体组件发出的声学噪声的声学噪声数据，其中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器：

在对所述磁共振成像数据的所述采集期间采集(202)所述声学噪声数据(158)；

通过计算所述声学噪声数据的傅里叶变换来计算(204)噪声频谱(160)；

使用所述噪声频谱和所述声学屏蔽件的声学模型来计算(206)压力设定值(162)；并且

使用所述压力设定值来控制(208)所述空气压力控制***。

13.根据权利要求12所述的磁共振成像***，其中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器：

在对所述机器可执行指令的运行期间将所述压力设定值记录(210)在空气压力日志(166)中；

使用所述空气压力日志来修改(212)所述空气压力命令。

14.一种包括机器可执行指令(150)的计算机程序产品，所述机器可执行指令用于由控制根据权利要求8所述的磁共振成像***(100)的处理器(142)运行，其中，所述磁共振成像***还包括麦克风***(134)，所述麦克风***被配置用于在所述膛内测量从所述磁共振成像圆柱形磁体组件发出的声学噪声的声学噪声数据(158)，其中，对所述机器可执行指令的运行使所述处理器：

通过利用脉冲序列命令(152)控制所述磁共振成像***来采集(200)磁共振成像数据(168)，其中，所述脉冲序列命令包括空气压力命令，所述空气压力命令被配置用于在对所述脉冲序列命令的运行期间动态控制所述空气压力控制***；

在对所述磁共振成像数据的所述采集期间采集(202)所述声学噪声数据；

通过计算所述声学噪声数据的傅里叶变换来计算(204)噪声频谱(160)；

使用所述噪声频谱和所述声学屏蔽件的声学模型来计算(206)压力设定值(162)；并且

使用所述压力设定值来控制(208)所述空气压力控制***。

15.根据权利要求14所述的计算机程序产品，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器：

在对所述机器可执行指令的运行期间将所述压力设定值记录(210)在空气压力日志(166)中；

使用所述空气压力日志来修改(212)所述空气压力命令。

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