後臺磁共振成像的製作方法

2023-05-26 14:06:16 4

專利名稱：後臺磁共振成像的製作方法
技術領域：
本申請涉及診斷成像系統和方法。它具體應用於改善磁共振成像(MRI) 系統的總處理能力，並具體參考其來說明。然而，它還可以應用於正電子 發射斷層攝影成像(PET)，單光子發射斷層攝影成像(SPECT)系統，計算機 斷層攝影成像系統(CT)等。
背景技術：
磁共振成像掃描器通常包括主磁體(其通常是超導體的)，其產生穿過檢 査區的空間和時間上恆定的磁場Bo。通常將射頻(RF)線圈，例如整體線圈， 局部線圈等，及發射器調諧到要在磁場Bo中成像的偶極子的諧振頻率。線 圈和發射器用於激發並操作偶極子。通過以電流驅動梯度線圈來編碼空間 信息，以產生除磁場B。之外的以各種方向穿過檢査區的磁場梯度。可以由 同一線圈或單獨的只用於接收的RF線圈來獲得磁共振信號，由RF接收器 對其進行解調、濾波並採樣，最終在專用或通用硬體上將其重構為圖像。
儘管磁共振成像現在是常規執行的診斷檢査，然而MR檢查往往會相 對較慢。通常，根據要執行的磁共振掃描過程(s叫uence)的數量和類型，患 者檢査花費30到90分鐘。通常，在患者抵達來做檢査後，要執行引導掃 描(pilotscan)。在進行了引導掃描之後，掃描器不活動，因為技術人員等待 數據重構，檢査重構的圖像，並做出調整。此後，規劃一組掃描並執行， 其每一個都需要重構，並且有可能要進一步進行調整。掃描器再次不活動。 常常其中一個過程需要屏氣時段。在這種過程中，掃描器僅在屏氣時段工
作，通常小於50%的時間，掃描器具有不活動的休息時段，用於允許患者 在屏氣時段之間進行恢復。
己經提出了幾種解決方案，來改善磁共振掃描過程的設計和技術，其 減小了特定MR檢査的持續時間。這些解決方案包括超(或快速)自旋迴波技 術、回波平面成像、穩態技術、以及用於藉助於並行利用幾個接收器的快速MRI(SENSE)的靈敏度編碼。這些解決方案起到縮短掃描時間的作用，但 卻沒有縮短在兩個成像過程段之間的掃描器不活動的時段。而且，這種解 決方案不能用於全部的圖像獲取，並且對於其他情況會對圖像質量，例如 對比度產生不利影響。
能夠增加MR檢查效率而又不損害對比度的機制能夠實質性的有益於 每天能夠掃描的患者數量，並從而有益於MRI檢査的成本有效性。
本申請提供了新的改進的設備和方法，其克服了上述及其它的問題。

發明內容
根據一個方面，公開了一種成像系統。成像控制器在第一和第二掃描 過程中執行數據採集，第一掃描過程包括一組數據採集和不活動時段。工 作流程管理器監視第一掃描過程，檢測所述不活動時段，並當第一掃描過 程不活動時，使能第二掃描過程的數據採集。
根據另一個方面，公開了一種成像方法。間斷地採集第一掃描過程的 數據。監視第一掃描過程。檢測在第一掃描過程中的不活動時段，其在不 採集第一掃描過程中的數據時出現。當第一掃描過程不活動時採集第二掃 描過程的數據。
根據另一個方面，公開了一種成像設備。成像控制器在第一和第二掃 描過程中執行數據採集，第一掃描過程包括一組數據採集和不活動時段。 工作流程管理器執行步驟連續監視第一掃描過程；檢測在第一掃描過程
中的每一個不活動時段的開始，該不活動時段在不採集第一掃描過程中的
數據時出現；當檢測到每一個不活動時段的開始時，自動開始或恢復第二 掃描過程中的數據採集，並且當在第一掃描過程中提交新的數據採集請求 時，自動暫停第二掃描過程中的數據採集。重構處理器(a)在完成每一個數 據採集請求之後重構第一掃描過程中採集的數據，以及(b)重構第二掃描過 程中採集的數據。
一個優點在於通過與主要掃描過程並行地運行耗費時間的緩慢的掃描 過程，減小了總MR檢査時間。
本領域普通技術人員在閱讀並理解了以下的詳細說明後，會意識到本 發明更多的優點。


本發明可以具體化為不同部件和部件排列，以及不同步驟及步驟排列。 附圖僅是為了說明優選實施例的，不應解釋為限制本發明。 圖l是磁共振成像系統的圖示說明；以及 圖2是兩個並行掃描過程的框圖。
具體實施例方式
參考圖1，磁共振成像系統8包括掃描器10，其包括定義了檢查區14 的外殼12，在檢査區14中，在患者或對象支撐物或床18上放置患者或其 它成像對象16。布置在外殼12中的主磁體20在檢查區14中產生主磁場 Bo。通常主磁體20是由低溫圍帶24包圍的超導磁體；然而，也可以使用 電阻性或永久性的主磁體。在外殼12中或之上布置磁場梯度度線圈28，以 在檢查區14內的主磁場上疊加所選擇的磁場梯度。
在外殼12中布置由RF屏蔽體32所包圍的整體射頻線圈30，例如帶 狀線線圈、SENSE線圈元件、鳥籠線圈等，以將射頻激發脈沖入射到檢查 區14中，並檢測產生的磁共振信號。為了產生對象16的有限區域的圖像， 使用了 RF線圈裝置或系統34，其包括一個或多個局部RF線圈組件36， 每一個局部RF線圈組件36都包括一個或多個RF線圈元件38，其位置鄰 接於所選區域。
繼續參考圖1，磁共振成像(MRI)控制器46執行並協調第一或主要掃描 任務或過程48與第二、次要或後臺任務或過程50中的並行數據採集。成 像控制器46操作耦合到梯度線圈28的磁場梯度放大器或控制器52，以將 所選磁場梯度疊加到檢查區14中的主磁場上，並且還操作如所示耦合到射 頻線圈30和/或局部線圈36、表面線圈、線圈陣列等的一個或多個射頻發 射器54，以按照一個所選掃描過程，將在磁共振頻率附近的所選射頻激發 脈衝入射到檢查區14中。射頻激發脈衝激發了在成像對象16中的磁共振 信號，其被所選磁場梯度在空間上進行了編碼。此外，成像控制器46根據 所選磁共振成像過程，操作與射頻線圈元件38(或線圈30)相連的一個或多 個射頻接收器56，以接收徑向讀出的磁共振信號。工作流程管理器、處理器、機構、算法或其他裝置58連續地監視第一掃描過程48。更具體的，工 作流程管理器58在執行第一或主要掃描任務48中監視任何不活動時段， 並且當檢測到這種不活動時段時，啟動後臺掃描任務50的掃描。與主要掃 描任務相比，這種後臺掃描可以是由於例如對比度和解析度的要求而較慢 的採集過程，並不違反累計的SAR規則，且無需患者合作。次要掃描的實 例包括冠狀動脈成像、MR波譜分析或波譜成像(腦部或其它器官)、流體研 究(血液、CSF等)、流入或相襯血管攝影術、3D體積解剖掃描(即MPRAGE)、 及以前獲得的解剖掃描的附加平均值或更高頻率的k空間區。將接收的主 要掃描任務48的讀出數據存儲在第一數據存儲器68中，而將接收的次要 掃描任務50的徑向讀出數據存儲在第二數據存儲器70中。
重構處理器、算法、裝置或其他模塊72將存儲的磁共振數據重構為位 於檢査區14內的成像對象16或其所選部分的重構圖像。重構處理器72採 用傅立葉變換重構技術或其它適合的重構技術，這些技術與在數據採集中 使用的空間編碼相一致。重構處理器72與數據採集同時地重構在第一或主 掃描任務48中獲得的圖像，而在次要掃描任務50中獲得的圖像是在獲得 了完整數據集之後重構的。可替換地，可以用主要掃描重構暫時不使用的 重構處理器資源(如果有的話)來開始次要圖像重構。將重構的圖像存儲在圖 像存儲器74中，並可以顯示在用戶界面76上，通過區域網或網際網路傳輸， 由印表機列印，存儲在資料庫中，或者以其他方式使用。在示出的實施例 中，該用戶界面76還能夠允許放射科醫師或其它用戶與成像控制器46交 互，以選擇、修改或執行成像過程。在其他實施例中，提供了獨立的用戶 界面，用於操作掃描器IO，並用於顯示或以其他方式操作所重構的圖像。
所述的磁共振成像系統8是說明性實例。通常，基本上任何磁共振成 像掃描器都可以包含所公開的射頻線圈。例如，掃描器可以是開放式磁體 掃描器，垂直孔掃描器，低磁場掃描器，高磁場掃描器等。在圖1的實施 例中，示出了分離的發射線圈和接收線圈；然而， 一個或多個射頻線圈30、 36可以同時用於磁共振過程中的發射和接收階段。
繼續參考圖1並參考圖2，成像控制器46在並行採集和處理流中交替 執行第一或主要和第二或次要掃描任務48、 50。更具體的，患者16來做檢 査，將患者放置卯在病床18上，並且連接了任何適當的局部RF線圈或監視設備。MRI控制器46執行92初始測量或引導掃描，以獲得患者位置和 方向的整體概觀。技術人員或醫生執行94對主要掃描任務48的掃描1的 規劃。在提交了掃描1之後，MRI控制器46啟動主要掃描任務48的掃描1。 在執行96主要掃描任務48的掃描1的同時，醫生規劃100後臺掃描任務 50。例如， 一旦完成了第一掃描任務的掃描l，技術人員就基於掃描l的結 果並且可選地基於初始測量，規劃並建立102掃描2。在掃描2的這個規劃 和建立時段102過程中，工作流程管理器58檢測到掃描器是空閒的，例如 第一掃描任務48是不活動的。工作流程管理器開始104後臺掃描任務50。 將為後臺掃描任務50採集的數據存儲在第二數據存儲器70中。 一旦技術 人員已經準備好第一掃描任務48的掃描2的採集，技術人員就向成像控制 器46提交開始掃描2的請求。工作流程處理器58暫停後臺掃描任務50， 因為將優先權交給了主要掃描任務48。執行106主要掃描任務48的掃描2。 例如，掃描2可以具有較大的重構負載，其需要有重構延遲IIO。工作流程 管理器58檢測到該重構延遲110，並開始112後臺掃描任務50的延續，直 到主要掃描任務48的另一個掃描120準備好開始採集數據為止。例如，第 一掃描任務48的掃描3包括一系列屏氣122、 124、 126、 128、 130，在其 每一個過程中都採集掃描3數據。在該掃描過程120的過程中，通常要求 患者屏住呼吸大約10或20秒。在每一次屏氣之後，給患者同等的時間時 段142，來在兩次屏氣之間進行休息和恢復。工作流程管理器58檢測到該 休息時段142，並在休息時段142過程中開始採集150後臺掃描任務50的 數據。在完成掃描3之後，重構數據，例如技術人員可以檢查152所採集 的數據，執行後端處理，向PACS發送數據，或者等待臨床醫師對應該執 行的任何額外的掃描的反饋。工作流程管理器58檢測在主要掃描任務48 中的這種不活動時段，並啟動採集154後臺掃描任務數據。
以上述的方式，優化了成像系統8的工作流程，以實現當技術人員 建立新的採集、執行後端處理、等待來自臨床醫師的額外指令、等待重構， 或者允許在一組屏氣過程中或之後的患者恢復時間時，使較慢的掃描在主 要掃描的不活動時段中運行。例如，這種較慢的掃描是被動的，例如，它 不是依據給予患者的特定指令的，如屏氣。這種掃描應服從於分段採集， 並且實現穩定狀態信號輪廓所需要的預脈衝或虛擬拍攝(dummy shot)的最小值可以與連續採集的情況相比擬。具有相對較長的重複時間(TR)的採集 也會是較慢的採集，其固有地很適合於這種要求，因為在一個TR中激發的 磁化在下一個激發的時間之前幾乎完全恢復了。這種時段的延長就像在暫 停了後臺掃描的情況下所出現的情況一樣，從而幾乎沒有影響。在一些實 例中，可能需要在後臺掃描的恢復之前做完虛擬採集，以便避免偽像。
當然，如果後臺掃描50被預先選擇或作為初始設置90的結果而自動 選擇，則後臺掃描任務50就可以在設置時段90的剩餘部分過程中開始， 或者可以在掃描1的規劃時段92中重新開始。可以獲得兩次或多次的次要 掃描。次要掃描50還可以收集掃描2或掃描3的掃描數據。例如，在次要 掃描任務104中，次要掃描任務50可以在患者吸氣時採集掃描3的數據， 並在其它時間採集掃描2的數據。此外，次要掃描任務50可以重複掃描1， 以提供用於進行平均的冗餘圖像。作為另一個變化例，在這三個掃描實例 中，可以在次要掃描50中完全獲得這三個掃描中的一個。
由於後臺採集是在整個研究中獲得的，因此當整個掃描完成時，重構 為後臺掃描50採集的數據。而且，由於可以在兩次掃描之間、在主要掃描 48重構吋、或者甚至在掃描內的休息時段(例如屏氣的暫停)過程中，來啟 動後臺採集，因此在一個實施例中，系統使用MR系統的相關硬體部件快 速地交換梯度、RF和數據採集指令。作為替代方案，系統執行並行的數據 採集和存儲鏈，根據主要或後臺採集是否是活動的，來切換它們。
上述的並行數據採集尤其可用於例如冠狀動脈成像的應用。由於冠狀 動脈基本上與心臟收縮和呼吸一起運動，通常就採用這些步驟，以避免該 運到在冠狀動脈圖像中的影響。通常的方案是將MR數據採集限制到心臟 舒張末期中的較短時間段( 100ms)，並且另外僅在橫隔膜處於其心臟舒張 結束位置的幾毫米內時接受數據。這就有效地限制了在圖像獲取時段的任 何運動，但導致了非常低的效率，並相應的延長了圖像採集時間(通常是5-12 分鐘)。由於被動地監視患者心動和呼吸周期，但這個技術具有的實際優點 是無需患者配合。類似的，由於用至少一個心動周期來分隔數據採集拍攝， 因此在兩次拍攝之間有了充分的恢復，從而採集的暫停和恢復具有最小的 影響。最後，心臟檢査往往時間相對較長，並且由於屏氣技術的頻繁使用， 存在較長的掃描器不活動時段，其意味著需要較長的患者恢復時段。心臟檢査還常常要求額外的臨床醫師檢查評定以及後端處理，這也增加了掃描 器不活動的時間段。
在一個實施例中，在第二掃描任務50中，對患者的一個不同區域進行 成像。例如，當在第一掃描任務48中成像心臟區域時，在第二掃描任務50 中成像腦部。可以略微重新調整或移動患者。
參考各個優選實施例說明了本發明。在閱讀並理解前述詳細說明後， 其他人可以想到多種更改和變化。其意圖是應將本發明解釋為包含全部這 種更改和變化，只要它們在所附權利要求書的範圍或其等價範圍之內。
權利要求
1、一種成像系統(8)，包括成像控制器(46)，其在第一和第二掃描過程(48，50)中執行數據採集，所述第一掃描過程(48)包括一組數據採集(92，96，106，122，124，126，128，130)和不活動時段(90，94，102，110，142，152)；以及工作流程管理器(58)，其監視所述第一掃描過程(48)，檢測所述不活動時段(90，94，102，110，142，152)，並且當所述第一掃描過程(48)不活動時，使能所述第二掃描過程(50)的數據採集。
2、 如權利要求l所述的系統，其中，所述第二掃描過程(50)至少包括 以下之一個曼掃描；高解析度掃描；以及 長持續時間掃描。
3、 如權利要求l所述的系統，其中，所述第一掃描過程(48)至少包括 以下之一冠狀動脈的磁共振成像； 磁共振流體研究； 波譜分析；以及 波譜成像。
4、 如權利要求l所述的系統，其中，所述第一掃描過程(48)的所述不 活動時段(90， 94， 102， 110， 142， 152)至少包括在屏氣時段(122， 124， 126， 128， 130)之間的休息時段(142)，在所述屏氣時段中執行冠狀動脈的 磁共振成像。
5、 如權利要求1所述的系統，其中，所述第一掃描過程(48)的所述不 活動時段(90， 94， 102， 110， 142， 152)至少包括以下之一規劃後續掃描(102); 重構延遲(110);以及在所述第一掃描過程(48)中採集的數據的後端處理(152)。
6、 如權利要求1所述的系統，其中，在檢測到所述第一掃描過程(48) 中的所述不活動時段時，所述工作流程管理器(58)自動開始或恢復所述第二 掃描過程(50)的所述數據採集，並且在檢測到所述第一掃描過程(48)中的新 的數據採集的提交時，自動暫停所述第二掃描過程(50)的所述數據採集。
7、 一種磁共振成像掃描器(IO)，其在如權利要求1中所述的成像系統 (8)中採集數據；以及重構處理器(72)，其將由所述磁共振成像掃描器(10)在所述第一和第二 掃描過程(48， 50)中採集的數據重構為體積圖像表示。
8、 一種成像方法，包括間斷地採集第一掃描過程(48)的數據； 監視所述第一掃描過程；檢測在所述第一掃描過程中的不活動時段(90， 94, 102， 110， 142， 152)， 其在不採集所述第一掃描過程中的數據時出現；以及當所述第一掃描過程不活動時，採集第二掃描過程(50)的數據。
9、 如權利要求8所述的方法，其中，所述的在所述第二掃描過程(50) 中採集數據的步驟至少包括以下之一 採集慢掃描數據； 採集髙解析度掃描數據； 採集長持續時間掃描數據； 採集波譜數據；採集冗餘的第一掃描過程數據；以及為所述第一掃描過程(48)的一次或多次掃描採集非冗餘數據。
10、 如權利要求9所述的方法，還包括在檢測到每一個不活動時段的開始時，自動開始或恢復所述第二掃描 過程中的數據採集；以及在所述第一掃描過程中提交了新的數據採集請求時，自動暫停所述第 二掃描過程中的所述數據採集。
11、 如權利要求8所述的方法，其中，所述的在所述第一掃描過程(48) 中周期性地採集數據的步驟包括以下之一 冠狀動脈的磁共振成像； 流體的磁共振成像； 波譜分析；以及 波譜成像。
12、 如權利要求8所述的方法，其中，所述第一掃描過程的所述不活動時段至少包括在屏氣時段之間的休息時段(142)。
13、 如權利要求12所述的方法，其中，所述的採集所述第二掃描過程的數據的步驟包括在所述休息時段(142)中採集所述第二掃描過程的數據。
14、 如權利要求8所述的方法，其中，所述第一掃描過程的所述不活 動時段至少包括以下之一規劃後續掃描； 重構延遲；以及在所述第一掃描過程中採集的數據的後端處理。
15、 如權利要求8所述的方法，其中，所述的採集所述第一掃描過程 的數據的步驟包括-在第一時間中，執行對象的初始測量性掃描；在第二時間中，執行所述對象的第一掃描； 在第三時間中，執行所述對象的第二掃描；以及 在一系列屏氣時間段中，執行所述對象的第三掃描。
16、 如權利要求15所述的方法，其中，所述的採集所述第二掃描過程的數據的步驟包括在至少一個以下時間段中採集所述第二掃描過程中的數據所述第一與第二時間之間的時間段， 所述第二與第三時間之間的時間段， 所述第三時間與第一屏氣時間段之間的時間段；以及 每兩個相鄰屏氣時間段之間的時間段。
17、 如權利要求16所述的方法，其中，所述的採集所述第二掃描過程 的數據的步驟還包括在所述第一掃描過程中所採集的數據的後端處理步驟期間採集所述第 二掃描過程中的數據。
18、 一種計算機處理器或算法(58)，其控制磁共振掃描器(10)按照如權 利要求8所述的方法來採集所述第一和第二掃描過程的數據。
19、 一種成像設備(8)，包括成像控制器(46)，其在第一和第二掃描過程(48， 50)中執行數據採集， 所述第一掃描過程(48)包括一組數據採集(92， 96， 106， 122， 124， 126， 128， 130)和不活動時段(90， 94， 102， 110， 142， 152);以及工作流程管理器(58)，其被編程來執行如權利要求8所述的方法。
20、 一種成像設備(8)，包括成像控制器(46)，其在第一和第二掃描過程(48， 50)中執行數據採集， 所述第一掃描過程(48)包括一組數據釆集(92， 96， 106， 122， 124， 126， 128， 130)和不活動時段(90， 94， 102， 110， 142， 152);工作流程管理器(58)，其執行以下步驟 連續監視所述第一掃描過程(48);檢測在所述第一掃描過程中的每一個不活動時段的開始，該不活 動時段在不採集所述第一掃描過程中的數據時出現；當檢測到每一個不活動時段的開始時，自動開始或恢復所述第二掃描過程(50)中的數據採集，以及當在所述第一掃描過程中提交了新的數據採集請求時，自動暫停所述第二掃描過程中的數據採集；以及重構處理器(72)，其(a)在完成每一個數據採集請求之後重構所述第一 掃描過程(48沖所採集的數據，以及(b)重構所述第二掃描過程(50)中所採集 的數據。
全文摘要
一種成像控制器(46)在第一和第二掃描過程(48，50)中執行數據採集，第一掃描過程(48)包括一組數據採集(92，96，106，122，124，126，128，130)和不活動時段(90，94，102，110，142，152)。工作流程管理器(58)監視第一掃描過程(48)，檢測不活動時段(90，94，102，110，142，152)，當第一掃描過程(48)不活動時，使能第二掃描過程(50)的數據採集。
文檔編號G01R33/54GK101421636SQ200780013254
公開日2009年4月29日 申請日期2007年3月16日 優先權日2006年4月13日
發明者A·J·馬丁, O·M·韋伯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司