將磁共振測量方案與檢查對象匹配的方法
2023-06-12 08:08:11
專利名稱：將磁共振測量方案與檢查對象匹配的方法
技術領域：
本發明涉及一種藉助磁共振定位測量使磁共振測量方案(Protokoll)與檢查對象匹配的方法。
背景技術：
磁共振技術(MR技術)是公知技術，例如用於藉助磁共振信號獲得活體檢查對象體內的斷層造影圖像。為了實施磁共振檢查，基本磁場磁鐵產生穩定的、相對均勻的基本磁場。在拍攝可預先給定的對象斷層的磁共振圖像即所謂的斷層拍攝時，在基本磁場上疊加由梯度線圈產生的、快速通斷的梯度磁場。通過適當選擇梯度磁場，可以對檢查對象內的斷層進行拍攝，並獲得空間解析度所需的磁共振信號的位置編碼。其中，一般在斷層方向、讀出方向和相位編碼方向之間進行區分，這些方向分別兩兩互相垂直。
MR檢查多數根據所謂的磁共振測量方案進行，該磁共振測量方案檢查成像磁共振序列的變化過程。為了在磁共振序列內產生斷層照片，用高頻發射天線將高頻脈衝輻射到檢查對象內以觸發磁共振信號。該磁共振信號由高頻接收天線接收。根據所接收的磁共振信號產生檢查對象的感興趣身體區域的一個或多個預先給定位置和方向的斷層的斷層照片。
MR圖像的再現以所測量數據的唯一位置編碼為前提。為了進行位置編碼，必須預先給定圖像場或測量場(視場FOV)的大小，以採集感興趣的區域。通常，接收天線的靈敏區域大於所涉及的檢查對象的FOV。為了進行成功的檢查，需要相應地將FOV與對象大小進行有針對性的匹配。這種匹配包括例如定位斷層拍攝和確定其大小，以及大多相互平行拍攝的斷層的數量。這種匹配必須考慮相位編碼，否則就會出現不唯一的信號編碼，其將導致在再現的MR圖像中出現褶皺。
儘可能好地將FOV和相位編碼與感興趣區域匹配是值得期待的，因為FOV和空間解析度相互關聯。但是，恰好在傾斜的截面引導(Schnittfuehrung)、即在斷層的MR拍攝時，所述截面引導的正常方向不是與基本磁場或身體主軸的正交空間方向一致，因此難以估計所需的、使磁共振圖像中不出現或只出現一個可預先給定度量的褶皺FOV匹配。
因此，大多進行多維磁共振定位測量，其例如由在待拍攝的斷層拍攝平面中以及兩個與前者垂直、且相互之間也垂直的平面中的粗辨率的MR拍攝組成。藉助磁共振定位測量，由進行檢查的MR設備的操作者手動匹配磁共振測量方案，其中，例如輸入FOV的位置和大小以及斷層數。這必須對每個測量方案重新進行，並需要豐富的經驗和大量時間。
作為匹配的出發點，通常在磁共振測量方案中例如預先定義一個固定設置的斷層數。該斷層數與一個普通患者的平均身體體積對應。但是，患者的體積或輪廓可能非常不同，而且在患者特別胖或特別瘦時，磁共振操作者必須藉助定位測量類似於該患者體積或患者輪廓來增加或減少斷層數。在操作者無經驗時，這得花費大量寶貴的測量時間並嚴重幹擾工作進程。
此外，可以手動調換相位編碼方向和讀出方向，以便優化測量方案並最小化褶皺。在此，在二維測量場的短軸方向上選擇相位編碼方向。有時，在激勵脈衝序列內接通附加的飽和脈衝，以便在MR圖像中減少來自例如以褶皺形式的所謂飽和區域中的不期望信號分量。所有這些措施都手動地通過設備操作者輸入，並需要很大的褶皺度量。
發明內容
本發明要解決的技術問題在於，簡化和加快磁共振測量方案的實施。
根據本發明，該技術問題是通過一種用於藉助檢查對象的多維磁共振定位測量的測量數據，將磁共振測量方案與檢查對象匹配的方法解決的，其中，首先進行該磁共振定位測量並拍攝所屬的測量數據，然後處理該測量數據，並獲得幾何參數用於描述檢查對象在每個測量維中的最大伸展，以及其中將該磁共振測量方案與該幾何參數匹配。
在磁共振測量方案中，綜合了定義檢查的磁共振測量的所有設置、參數和數值，該檢查可以通過調用磁共振測量方案啟動。磁共振測量方案可以例如包括FOV，其描述檢查對象的、應當在磁共振測量中拍攝的感興趣區域。FOV例如通過斷層大小、即作為斷層拍攝基礎的區域的長度、寬度和厚度，以及通過相互平行的斷層的數量來確定。此外，在磁共振測量方案中，確定例如相位在相位編碼方向中的變化和相位編碼方向本身。
磁共振測量藉助MR設備進行。檢查對象例如是待檢查的患者或待檢查患者的一部分身體。將患者送入MR設備的靈敏區中進行檢查。藉助磁共振定位測量可以在該MR設備的靈敏區中確定檢查對象的位置，其中所述靈敏區大部分設置在均勻磁場區域中。
為了快速進行磁共振定位測量，優選的是，與接著為檢查而進行的更為精確的磁共振拍攝相比，該磁共振定位測量具有較低的解析度。此外，還具有優點的是，一方面磁共振定位測量包括在一個平面內的多次斷層拍攝，另一方面，在磁共振定位測量中拍攝多個在其校準時用磁共振測量方案進行相互調整的平面。
通過這種方式，可以在多維中識別在MR設備中的檢查對象，例如在二維中的斷層測量或在三維中為3D測量而測量一個平行斷層的序列。
磁共振定位測量的測量數據對應於磁共振測量的一般信號強度分布，只是例如解析度相應較低，以及由此該磁共振定位測量的像素結構更粗，也就是各像素的測量強度導致體素更大。
接著，自動處理該測量數據並計算幾何參數。這些參數例如描述檢查對象在一個測量維中的伸展。然後，將磁共振測量方案與該幾何參數匹配，也就是將FOV和相位編碼匹配。
根據本發明的方法的一個優點在於，磁共振測量方案自動與待檢查身體部分隨患者變化的測量匹配。不再需要手動進行匹配，從而可以例如藉助磁共振測量方案自動在實施定位測量之後啟動磁共振測量。其具有以下優點，即在自動匹配之後提供了由操作者進行檢查和可能情況下校正的可能性。
另一個優點在於，匹配磁共振測量方案比手動匹配更快，由此顯著簡化和加快了磁共振檢查的工作進程。這使得患者在MR設備中的平均停留時間被縮短。
在本方法的一個特別有利的實施方式中，在處理測量數據時在一維中確定測量數據的至少一個邊界點，該邊界點將各維中的磁共振定位測量分為兩個區域，在這兩個區域中，一個基本上不包括具有檢查對象的信號分量的測量數據點，另一個基本上包括具有檢查對象的信號分量的所有測量數據點。處理測量數據可以例如藉助測量數據的信號分布進行。例如，可以對多行測量數據累加信號分量，並處理累加的信號。該實施方式的一個優點在於，確定一個邊界點，通過該邊界點例如檢查區域在一維中的邊界變化，並且該邊界點可以直接作為幾何參數納入磁共振測量方案中。
在本方法的另一方式中，計算兩個在一維中確定的邊界點的距離作為涉及對象的參數。這樣，在磁共振測量方案中設置檢查區域可以例如利用一個邊界點或一個對應於該邊界點的邊界坐標，以及兩個在該維中確定的邊界點的距離進行。
在另一方式中，藉助一個利用邊界點計算的與對象相關的同心設置磁共振測量方案中的檢查區域。這具有以下優點，即磁共振測量方案的該同心與檢查對象在磁共振設備中的位置匹配，這樣例如可以從涉及對象的同心出發進行圖像處理。
在本方法的一個優選實施方式中，為了防止引起褶皺的信號分量，將相位編碼持續到超過在該維中確定的邊界點。這具有以下優點，即自動防止在磁共振拍攝中的褶皺效應，而操作者無需事先設置相位編碼。
在另一實施方式中，為了防止幹擾信號分量，藉助邊界點定義飽和區域並對其定位。這具有以下優點，即在磁共振測量方案中自動定義通常在磁共振測量方案時採用的飽和區域，該飽和區域的位置與邊界點匹配，並由此也與檢查區域匹配。這簡化和加快了在磁共振測量方案中對飽和區域的應用。
在一個特別優選的實施方式中，在引入可調整的層厚的條件下，藉助幾何參數計算在磁共振測量方案中待實施的斷層拍攝數。特別的，這可以藉助兩個邊界點的距離和由此定義的檢查區域進行。
在一個優選的實施方式中，在調用另一個磁共振測量方案時採納所計算的參數。這具有以下優點，即對於多次屬於不同磁共振測量方案的磁共振測量只需進行一次磁共振定位測量。相應節省了時間。
下面藉助附圖1至7說明本發明的多種實施方式。其中，示出了圖1是用於說明本方法的流程圖，圖2是具有在3個正交方向上的3次磁共振拍攝的示例性磁共振定位測量，圖3說明根據圖1的磁共振定位測量方法的例子的一示例過程，圖4是用於在圖1的磁共振定位測量中確定邊界點的示例過程，圖5是藉助圖1的磁共振定位測量匹配的檢查區域，圖6說明藉助圖1的磁共振定位測量計算同心和待實施的斷層拍攝數，以及飽和區域的應用，圖7是一磁共振測量方案中可能的幾何參數表。
具體實施例方式
圖1示出了用於說明本發明方法的流程圖。用MR設備M1檢查患者。本方法的可能應用領域除其它之外用於腹部檢查、肩部檢查、膝部檢查、心臟檢查、脊柱檢查、頸部檢查和頭部檢查，尤其是對兒童進行檢查。在患者平躺和被送入MR設備M1的靈敏區之後，進行多維磁共振定位測量。獲得測量數據M2，其藉助於可以集成在MR設備M1中的處理和控制軟體中的軟體M3進行分析處理。計算幾何參數M4，其描述檢查對象在每個測量維中的最大伸展。磁共振測量方案M5與該幾何參數M4匹配。利用匹配的磁共振測量方案M5進行相應的檢查，其中，在檢驗步驟M6中，可以驗證和修改磁共振測量方案M5。
下面針對腹部檢查的例子說明本方法，磁共振定位測量以腹部檢查為基礎。優選的，在磁共振定位測量中進行的MR拍攝在其校準時與銜接磁共振方案的MR測量匹配。
圖2示意性地示出一個3維磁共振定位測量的結果，其具有在3個正交截面方向上以256×256像素的較低解析度測量的MR照片。在每個與截面方向對應的斷層平面上，測量3個相互平行的MR照片，其中，分別在圖1的一個示例性的具有3個窗口的顯示屏上顯示中間的MR照片。這樣，窗口A顯示腹部橫截面斷層照片1M，窗口B顯示冠狀的腹部斷層照片3M，窗口C顯示徑向腹部斷層照片5M。
此外，在每個MR照片中，標示了另外兩個與所示斷層平面正交的MR照片的定向。例如在窗口A中，識別多個根據所示X-Y-Z坐標系在X方向變化的直線，這些直線表示前面的冠狀斷層照片3V、中間的冠狀斷層照片3M和後面的斷層照片3H。在Y方向上的垂直直線標記出左側徑向斷層照片5L、中間徑向斷層照片5M和右側徑向斷層照片5R的位置。這些磁共振照片的定位相應地顯示在窗口B和C中。在此，在窗口B和C中，也可以看到上面的橫截面斷層照片10、中間的橫截面斷層照片1M和下面的橫截面斷層照片1U。
測量和成像主要是對磁共振設備的整個靈敏區域進行，該區域例如通過所採用的接收天線確定。在示例性示出的斷層照片1M、3M和5M中可識別檢查對象U。
在MR照片的可能顯示方式中，明亮地顯示具有高質子密度的區域，例如水或脂肪組織，它們發射強烈的磁共振信號，並因此具有較高的信號強度。相應的，檢查對象U根據體內的質子濃度具有不同的灰度級。環繞檢查對象U周圍的空間7基本上不產生信號，通常在磁共振照片中顯示為黑色。為簡略起見，在圖2中只示意性地用線條再現檢查對象U內的結構，而未使用用於顯示信號強度、以標明例如沒有信號的空間7的灰色色調。
圖3說明在本方法中藉助圖2的磁共振定位測量的邊界點功能。為了確定邊界點，採用磁共振定位測量的測量數據。為簡略起見，不再顯示用於標明正交MR照片的直線。代替的是，在圖像邊緣顯示MR照片1M、3M、5M的像素結構，其分別包括256×256像素。
識別邊界點11L、11R、13V、13H，它們分別與一個在一維中給出檢查對象U最大伸展的像素對應。邊界點11L...13H的邊界坐標L0、R0、V0、H0在各維中標示在照片邊界上。
例如，邊界點11L、11R、13V、13H中的一個可以藉助斷層照片1M、3M、5M的細分確定到具有信號和沒有信號的區域中。為此，標示一條垂直線，其通過邊界點11L並相應通過邊界坐標L0變化。在該直線和MR照片的左側邊界之間，沒有具有強度分量的像素，即在靈敏區的這部分中不存在檢查對象U的部分。與此相反，整個檢查對象U位於直線的右側。相應的直線通過斷層照片3M中的邊界點11R以及斷層照片5M中的邊界點13V標示。
圖4示出用於確定邊界點11L、11R的示例性過程。為此，在Y方向上對橫截面的斷層照片1M的強度進行積分。圖4中示出關於空間坐標X的積分強度。此外，示出通過對應於圖3的點11L的直線。直線的左側、即對於X坐標小於L0的像素，幾乎未累加強度。檢查對象位於像素L0和R0之間，與此對應，這些像素累加了高的強度值。對於X坐標大於R0的像素，重新在沒有檢查對象的區域進行積分，從而在那裡的強度信號又是可忽略的。現在藉助簡單算法可以確定，檢查對象U從何處開始以及在何處結束，即可以相應地確定邊界坐標L0、R0、V0、H0。具有優點的是，考慮背景信號。
藉助本身已經是用於描述檢查對象U最大伸展的幾何參數的邊界點11L...13H，可以確定其它參數，例如邊界點11L...13H中兩個點之間的一維距離以及兩個邊界點之間的中間點。
在對磁共振定位測量的測量數據進行分析處理之後，可以匹配測量方案的檢查區域。圖5示意性地說明這一點。在橫截面斷層照片1M中，通過一個其四邊通過邊界點11L、11R、13V和13H延伸的矩形標示出橫截面的檢查區域FOVT。
為了避免褶皺，將相位編碼在用箭頭標出的方向ρ上超過邊界點13V、13H各伸展幾個百分點。這例如在「放大」檢查區域FOVT、即在選擇一個小於通過邊界點建議的檢查區域時特別有意義，以遏制例如來自相鄰區域的不期望信號分量。藉助幾何參數可以選擇最佳相位編碼方向，並自動匹配相位編碼的伸展。
在冠狀斷層照片3M中出現另一特殊情況。因為由於在Z方向上的腹部檢查無法計算出邊界點，因此，在Z方向上將直到一個細長邊界的整個靈敏區都選擇為冠狀檢查區域FOVK。側面邊界在通過邊界點11R和11L的延長上延伸。
徑向斷層照片5M在Z方向上同樣是一種特殊情況，但是邊界點13V、13H位於標示出徑向檢查區域FOVS的矩形的直線上。這裡也用虛線標示出相位編碼方向在Y方向上的延長。
圖6說明本方法的其它方面。例如在橫截面的斷層照片1M』中一方面標示出同心ISO1，即靈敏區的中心。此外標示出同心ISO2，其根據藉助邊界點11L...13H確定的檢查區域FOV給出該對象的中心。由於不能總是將檢查對象在磁共振設備中進行理想的定位，因此兩個同心ISO1、ISO2大多不重合。
在斷層照片3M』中說明了，藉助邊界點11L、11R的距離，用預先給定的的層厚(例如10mm)可以計算待實施的橫截面斷層的數量，並顯示在磁共振定位測量中。檢查區域FOVK在X方向上的大小與斷層厚度D的整數倍匹配。
斷層照片5M』說明藉助由定位測量數據確定的參數飽和區域的採用。例如，在用於檢查脊柱的徑向斷層拍攝中，通過飽和脈衝使腹部前面的區域的信號分量飽和。
為了例如在脊柱檢查時遏制由於心臟和呼吸活動引起的幹擾，可以例如在從邊界點13V出發的預先調整中，將大小為邊界點13V和13H之間距離的50％到70％的飽和區域自動建議到磁共振測量方案中。在肩部檢查中，可以藉助自動設置的飽和區域去掉相對肩部的拍攝區域的飽和，以遏制在成像時產生褶皺。
圖7示出一參數表，其例如可以藉助本方法確定並在磁共振測量方案中實現。例如，該表包含同心ISO1和ISO2的位置，它們一方面描述靈敏區的中心，另一方面描述檢查區域的中心。此外，例如給出三維坐標L0、R0、V0、H0、O0、U0，以及通過寬度ΔX、ΔY、ΔZ給出的藉助邊界點11L，...，13H確定的檢查區域FOVT、FOVK、FOVS。在X、Y和Z方向上，以百分率建議相位編碼的大小。此外，例如根據確定的幾何參數給出不同維中的斷層數。
利用定位測量在三個斷層平面中測量待檢查的身體區域。所獲得的測量值被處理為幾何參數，並作為信息用於與測量方案匹配。這些都是自動進行的，並作為為患者定製的建議例如在彈出式菜單中用一個根據圖7的表告知操作者。該操作者可以採納、拒絕或者手動地繼續處理該建議。
幾何參數可以例如作為磁共振定位測量的像素，作為測量方案的測量像素或者以mm級的單位給出。可以在實施一個測量方案之後存儲這些參數，並在其它新調用的測量方案中應用。該測量方案同樣可以自動進行匹配，並自動啟動所屬的磁共振測量。中間又可以連上用於通過操作者檢驗或匹配磁共振測量方案的可能中間步驟。
權利要求
1.一種用於藉助對檢查對象(U)的多維磁共振定位測量的測量數據(M2)，將磁共振測量方案(M5)與該檢查對象(U)匹配的方法，具有以下特徵-進行磁共振定位測量並拍攝所屬的測量數據(M2)，-處理該測量數據(M2)，並確定幾何參數用於描述檢查對象(U)在每個測量維中的最大伸展，-將該磁共振測量方案(M5)與這些幾何參數進行匹配。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述磁共振定位測量與所述磁共振測量方案(M5)相比，具有較低的解析度。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述磁共振定位測量包括多個斷層拍攝(1O...5L)，這些斷層拍攝在其校準時與所述磁共振測量方案中定義的檢查區域(FOV)相互匹配。
4.如權利要求1至3中任一項所述的方法，其特徵在於，對所述測量數據(M2)藉助其信號分布進行處理。
5.如權利要求1至4中任一項所述的方法，其特徵在於，在處理所述測量數據(M2)時在一維中確定該測量數據(M2)的至少一個邊界點(11L，11R，13V，13H)，該邊界點在該維中將磁共振定位測量分為兩個區域，在這兩個區域中，一個基本上不包括具有檢查對象(U)的信號分量的測量數據點，另一個則基本上包括具有檢查對象(U)的信號分量的所有測量數據點。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，計算所述邊界點(11L，11R，13V，13H)的相應維的邊界坐標(L0，R0，V0，H0)作為與對象相關的參數。
7.如權利要求5或6所述的方法，其特徵在於，計算兩個在一維中確定的邊界點(11L，11R，13V，13H)的距離作為對象相關的參數。
8.如權利要求5至7中任一項所述的方法，其特徵在於，所述檢查區域(FOV)的邊界通過所述邊界坐標(L0，R0，V0，H0)給出。
9.如權利要求7或8所述的方法，其特徵在於，所述檢查區域(FOV)在一維中調整為所述計算的距離。
10.如權利要求5至9中任一項所述的方法，其特徵在於，藉助所述邊界點(11L，11R，13V，13H)計算與對象相關的同心(ISO2)，尤其用於定位所述檢查區域(FOV)。
11.如權利要求5至10中任一項所述的方法，其特徵在於，為了防止引起褶皺的信號分量，將相位編碼延伸到超過在該維相位編碼中確定的邊界點(11L，11R，13V，13H)。
12.如權利要求5至11中任一項所述的方法，其特徵在於，為了防止幹擾信號分量，藉助所述邊界點(11L，11R，13V，13H)定位一個飽和區域(S)。
13.如權利要求1至12中任一項所述的方法，其特徵在於，藉助所述幾何參數、特別是藉助兩個邊界點(11L，11R，13V，13H)的距離，和可調的層厚(D)計算在所述磁共振測量方案(M5)中待實施的斷層拍攝(1O...5L)的數量。
14.如權利要求1至13中任一項所述的方法，其特徵在於，在調用另一個磁共振測量方案(M5)時採納所計算的參數。
全文摘要
本發明涉及一種用於將磁共振測量方案與檢查對象匹配的方法。為了將磁共振測量方案(M5)與檢查對象(U)匹配，進行磁共振定位測量。其中對拍攝的測量數據進行處理。獲得幾何參數用於描述該檢查對象(U)在每個測量維中的最大伸展，並將該磁共振測量方案(M5)與該幾何參數匹配。這加快和簡化了磁共振檢查的進行。
文檔編號G01R33/54GK1550208SQ20041004329
公開日2004年12月1日 申請日期2004年5月17日 優先權日2003年5月16日
發明者伊尼斯·尼姆斯基, 伊尼斯 尼姆斯基 申請人:西門子公司