具有時(shí)間效率的4d磁共振成像的方法
【專利摘要】一種關(guān)于對(duì)磁共振圖像采集的觸發(fā)來(lái)操作呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)(10)的方法，所述磁共振成像系統(tǒng)(10)能被連接到呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備(46)，所述呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備被配置為提供輸出信號(hào)(48)，所述輸出信號(hào)的水平表示感興趣對(duì)象(20)的呼吸狀態(tài)。所述方法包括：生成用于采集磁共振圖像的交錯(cuò)采集方案的步驟(56)，在執(zhí)行磁共振圖像采集過(guò)程中在由所述呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備(46)所獲得的輸出信號(hào)(48)中所述感興趣對(duì)象(20)的呼吸發(fā)生不規(guī)律的情況下對(duì)所述交錯(cuò)采集方案的至少一個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整的步驟(60)，其中，所述至少一個(gè)參數(shù)是如下中的至少一個(gè)：所述感興趣對(duì)象(20)的下一呼吸狀態(tài)，從而觸發(fā)用于采集至少一幅磁共振圖像，射頻脈沖序列固有的空閑時(shí)間，以及所述感興趣對(duì)象(20)的至少所述部分的要被成像的多個(gè)切片中的至少一個(gè)切片的時(shí)間順序，停止磁共振圖像采集的執(zhí)行的步驟(62)，以及使用經(jīng)調(diào)整的參數(shù)依照所述交錯(cuò)采集方案恢復(fù)磁共振圖像采集的執(zhí)行的步驟(64)；一種具有控制單元(26)的呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)(10)，其被配置為執(zhí)行所公開的方法的實(shí)施例的步驟(56?64)；以及一種用于執(zhí)行所公開的方法的實(shí)施例的軟件模塊(44)，其中，要被執(zhí)行的方法步驟(56?64)被轉(zhuǎn)換為程序代碼，所述程序代碼能在存儲(chǔ)器單元(30)中實(shí)現(xiàn)并且能由呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)(10)的處理器單元(32)來(lái)執(zhí)行。
【專利說(shuō)明】
具有時(shí)間效率的4D磁共振成像的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及關(guān)于對(duì)磁共振圖像采集的觸發(fā)來(lái)操作呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)的方法以及通過(guò)采用這樣的方法進(jìn)行操作的呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在磁共振成像的領(lǐng)域中，已知采用四維(4D)呼吸相位引導(dǎo)的成像方法用于對(duì)由于感興趣對(duì)象(通常為患者)的呼吸造成的腫瘤和/或器官的運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確表征，尤其是用于腹部腫瘤運(yùn)動(dòng)跟蹤。
[0003]此外，T2-加權(quán)的磁共振成像已知比Tl-或T2/T1-加權(quán)提供更好的腫瘤-組織對(duì)比度，但要求在大約3s的范圍中的長(zhǎng)脈沖序列重復(fù)時(shí)間TR。為了使用長(zhǎng)脈沖序列重復(fù)時(shí)間TR，必須在若干呼吸周期上測(cè)量腫瘤和/或器官的不同切片。
[0004]在Y.Hu等人的“Respiratory Amplitude Guided 4-Dimens1nal MagneticResonance Imaging”，Int J Radiat1n Oncol B1l Phys，86( I)，198-204(2013)—文中，描述了一種采集4D呼吸相位引導(dǎo)的磁共振圖像的方法，其包括針對(duì)要被成像的不同切片交錯(cuò)不同時(shí)間點(diǎn)的采集的方案，以便降低總采集時(shí)間。
[0005]在圖5中例示性圖示了針對(duì)包括M = 8個(gè)切片和N = 4個(gè)呼吸相位(O %、50 %吸氣，100%,50%呼氣)的掃描包的采集方案。所述采集方案能夠被認(rèn)為具有兩個(gè)嵌套的循環(huán)，其中，內(nèi)循環(huán)改變切片索引m(m=l、…、M)，而具有索引η的外循環(huán)被執(zhí)行N次，控制呼吸相位。如從圖5能夠獲得的，針對(duì)相同的呼吸相位，不是內(nèi)循環(huán)中的所有切片都被采集。替代地，根據(jù)下式來(lái)選擇呼吸相位:
[0006]呼吸相位=((m_l) + (n_l)) %Ν，
[0007]其中，“％”表示模運(yùn)算。第一掃描序列包括在呼吸相位η= 0、1、2、3、0、1、2和3處的八個(gè)切片的磁共振圖像。第二掃描序列包括在呼吸相位η= 1、2、3、0、1、2、3和O處的八個(gè)切片的磁共振圖像。第三掃描序列包括在呼吸相位η = 2、3、O、1、2、3、O和I處的八個(gè)切片的磁共振圖像。第四掃描序列包括在呼吸相位11 = 3、0、1、2、3、0、1和2處的八個(gè)切片的磁共振圖像。
[0008]如由Y.Hu等人所描述的，使用在預(yù)選擇呼吸水平處的觸發(fā)使得能夠采集在不同呼吸周期中處在不同呼吸狀態(tài)的MRI圖像，并且由此，消除了對(duì)長(zhǎng)脈沖序列重復(fù)時(shí)間TR的約束。通過(guò)這種方式，更多的磁共振成像序列，特別是Τ2-加權(quán)的磁共振圖像，與4D磁共振成像兼容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]期望進(jìn)一步降低用于采集呼吸相位引導(dǎo)的磁共振成像掃描包(例如以上所描述的掃描包)的總逝去時(shí)間。
[0010]對(duì)于延長(zhǎng)的總逝去時(shí)間的一個(gè)原因可能在于，由于感興趣對(duì)象在預(yù)備相位與采集磁共振圖像的相位之間的呼吸模式的改變，對(duì)預(yù)選擇的呼吸水平的不良的觸發(fā)。
[0011]因此，本發(fā)明的目的是提供一種四維(4D)呼吸相位引導(dǎo)的磁共振成像方法，其使得能夠利用降低的總逝去時(shí)間來(lái)采集掃描包，以達(dá)到改進(jìn)的工作流和改進(jìn)的患者舒適度。
[0012]在本發(fā)明的一個(gè)方面中，所述目的是通過(guò)關(guān)于對(duì)磁共振圖像采集的觸發(fā)來(lái)操作呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)的方法實(shí)現(xiàn)的，其中，所述磁共振成像系統(tǒng)被配置用于在感興趣對(duì)象的多個(gè)呼吸周期上從所述感興趣對(duì)象的至少部分采集多個(gè)切片的磁共振圖像。所述磁共振成像系統(tǒng)能被連接到呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備，所述呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備被配置為提供輸出信號(hào)，所述輸出信號(hào)的水平表示所述感興趣對(duì)象的呼吸狀態(tài)。
[0013]所述方法包括:
[0014]-生成交錯(cuò)采集方案的步驟，所述交錯(cuò)采集方案用于在所述多個(gè)呼吸周期內(nèi)在所述感興趣對(duì)象的多個(gè)選定呼吸狀態(tài)中的每個(gè)呼吸狀態(tài)采集多個(gè)切片中的每個(gè)切片的至少一幅磁共振圖像，對(duì)所述選定呼吸狀態(tài)的觸發(fā)基于呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備的預(yù)定閾值信號(hào)水平，
[0015]-依照所述交錯(cuò)采集方案來(lái)開始磁共振圖像采集的步驟，并且在執(zhí)行磁共振圖像采集期間，依照所述交錯(cuò)采集方案，
[0016]-在依照所述交錯(cuò)采集方案執(zhí)行磁共振圖像采集過(guò)程中在由所述呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備獲得的輸出信號(hào)中所述感興趣對(duì)象的呼吸中發(fā)生不規(guī)律的情況下對(duì)所述交錯(cuò)采集方案的至少一個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整的步驟，用于行進(jìn)到對(duì)所述交錯(cuò)采集方案的磁共振圖像的另一采集，其中，至少一個(gè)經(jīng)調(diào)整的參數(shù)是如下中的至少一個(gè):
[0017]-所述感興趣對(duì)象(20)的下一呼吸狀態(tài)，從而觸發(fā)采集至少一幅磁共振圖像，
[0018]-射頻脈沖序列固有的空閑時(shí)間，以及
[0019]-所述感興趣對(duì)象(20)的至少所述部分的要被成像的多個(gè)切片中的至少一個(gè)切片的時(shí)間順序，
[0020]-依照所述交錯(cuò)采集方案停止磁共振圖像采集的執(zhí)行的步驟，以及
[0021]-使用經(jīng)調(diào)整的參數(shù)依照所述交錯(cuò)采集方案恢復(fù)磁共振圖像采集的執(zhí)行的步驟。
[0022]在本申請(qǐng)中所使用的短語(yǔ)“交錯(cuò)采集方案”應(yīng)當(dāng)特別被理解為在多個(gè)呼吸周期的至少一個(gè)呼吸周期內(nèi)采集至少兩個(gè)不同切片的磁共振圖像的方案。
[0023]應(yīng)當(dāng)理解，調(diào)整出自所公開的類型的參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù)的步驟涵蓋調(diào)整在各類型的任意組合中的任意數(shù)量的參數(shù)。
[0024]所述方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于在掃描包的采集期間的等待時(shí)間，并且通過(guò)此，能夠減小總逝去采集時(shí)間。通過(guò)調(diào)整這些參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)，能夠?qū)崿F(xiàn)用于采集的總逝去時(shí)間的顯著減小。
[0025]所述方法的另一優(yōu)點(diǎn)在于，對(duì)磁共振圖像的觸發(fā)對(duì)于呼吸模式的不規(guī)律的波動(dòng)更為魯棒，并且因此，對(duì)于所述呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備的輸出信號(hào)更為魯棒，其已知是在呼吸引導(dǎo)的磁共振成像中的常見(jiàn)問(wèn)題。
[0026]在一個(gè)實(shí)施例中，所述磁共振成像系統(tǒng)自身通過(guò)實(shí)時(shí)采集和處理呼吸相關(guān)的磁共振信號(hào)(1D或2D導(dǎo)航)可以被用作呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備。
[0027]在又一優(yōu)選實(shí)施例中，所述方法還包括監(jiān)測(cè)呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備的輸出信號(hào)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的步驟，并且調(diào)整所述至少一個(gè)參數(shù)的步驟包括調(diào)整感興趣對(duì)象的下一呼吸狀態(tài)以進(jìn)行觸發(fā)，其中，所述調(diào)整基于檢測(cè)所述輸出信號(hào)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)反轉(zhuǎn)。
[0028]由于所述時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)分別指示吸氣和呼氣，對(duì)接近所述輸出信號(hào)的最大(或最小)水平的預(yù)定閾值信號(hào)水平的錯(cuò)過(guò)的觸發(fā)能夠有利地通過(guò)所述輸出信號(hào)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)反轉(zhuǎn)來(lái)檢測(cè)。如果檢測(cè)到接近所述輸出信號(hào)的最大(最小)水平的錯(cuò)過(guò)的最大(最小)預(yù)定閾值信號(hào)水平，可以幾乎立即采集在呼氣(吸氣)期間到目前為止尚未采集的在選定呼吸狀態(tài)處的切片的磁共振圖像，替代等待幾乎整個(gè)呼吸周期直到下一最大(最小)值發(fā)生。因此，由于錯(cuò)過(guò)觸發(fā)的等待時(shí)間能夠被進(jìn)一步減小。
[0029]在另一優(yōu)選實(shí)施例中，調(diào)整所述至少一個(gè)參數(shù)的步驟包括調(diào)整所述設(shè)備脈沖序列固有的空閑時(shí)間，其中，所述調(diào)整基于等待觸發(fā)選定呼吸狀態(tài)的所記錄的累計(jì)時(shí)間。所生成的交錯(cuò)采集方案可以包括空閑時(shí)間，以便保持針對(duì)限制內(nèi)的針對(duì)感興趣對(duì)象的特定吸收速率。通過(guò)調(diào)整射頻脈沖序列固有的空閑時(shí)間，用于采集的總逝去時(shí)間能夠隨著磁共振圖像采集而降低，仍符合SAR要求。
[0030]在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)，其被配置為在感興趣對(duì)象的多個(gè)呼吸周期上從所述感興趣對(duì)象的至少部分采集多個(gè)切片的磁共振圖像。所述磁共振成像系統(tǒng)被配置為呼吸引導(dǎo)的并且包括:
[0031]-檢查空間，其被提供以將感興趣對(duì)象定位在所述檢查空間中；
[0032]-主磁體，其被配置為在所述檢查空間中生成靜態(tài)磁場(chǎng)B0;
[0033]-磁梯度線圈系統(tǒng)，其被配置為生成被疊加到所述靜態(tài)磁場(chǎng)Bo的梯度磁場(chǎng)；
[0034]-至少一個(gè)射頻天線，其被配置為將射頻激勵(lì)場(chǎng)仏施加到所述感興趣對(duì)象的所述部分的原子核或者所述感興趣對(duì)象的所述部分之內(nèi)的原子核以進(jìn)行磁共振激勵(lì)；
[0035]-至少一個(gè)射頻天線設(shè)備，其被提供用于接收來(lái)自所述感興趣區(qū)域的所述部分的原子核或者來(lái)自所述感興趣對(duì)象的所述部分之內(nèi)的原子核的磁共振信號(hào)，所述原子核已經(jīng)通過(guò)施加射頻激勵(lì)場(chǎng)Bi來(lái)激勵(lì)；
[0036]-控制單元，其用于控制所述磁共振成像系統(tǒng)的至少一個(gè)功能；
[0037]-信號(hào)處理單元，其被配置用于處理磁共振信號(hào)以根據(jù)所接收的磁共振信號(hào)來(lái)確定所述感興趣對(duì)象的至少部分的切片的圖像。
[0038]所述呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)被配置用于接收來(lái)自呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備的輸出信號(hào)，用于觸發(fā)引導(dǎo)，所述輸出信號(hào)水平表示所述感興趣對(duì)象的呼吸狀態(tài)。所述控制單元被配置為執(zhí)行關(guān)于對(duì)磁共振圖像采集的觸發(fā)來(lái)操作磁共振成像系統(tǒng)的所描述的方法中的任意方法或者其組合的實(shí)施例的步驟。
[0039]優(yōu)選地，被配置用于施加射頻激勵(lì)場(chǎng)仏的所述至少一個(gè)射頻天線設(shè)備，被配置為提供有射頻脈沖序列，所述射頻脈沖序列適于獲得T2-加權(quán)的磁共振圖像。通過(guò)此，能夠?qū)崿F(xiàn)在磁共振圖像中的高的腫瘤-組織對(duì)比度。
[0040]在本發(fā)明的又一方面中，提供了一種軟件模塊，用于執(zhí)行關(guān)于對(duì)磁共振圖像采集的觸發(fā)來(lái)操作磁共振成像系統(tǒng)的所描述的方法中的任意方法或者其組合的實(shí)施例的步驟。要被執(zhí)行的所述方法的步驟被轉(zhuǎn)換為軟件模塊的程序代碼，其中，所述程序代碼能實(shí)施在所述磁共振成像系統(tǒng)的存儲(chǔ)器單元中，并且能由所述磁共振成像系統(tǒng)的處理器單元來(lái)執(zhí)行。所述處理器單元可以是控制單元的處理器單元，其通常用于控制磁共振成像系統(tǒng)的功能。所述處理器單元備選地或者補(bǔ)充地是另一處理器單元，其尤其被設(shè)計(jì)為執(zhí)行所述方法的步驟中的至少一些。
[0041]所述軟件模塊能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)所述方法的魯棒且可靠的執(zhí)行并且能夠允許對(duì)方法步驟的快速修改。
【附圖說(shuō)明】
[0042]根據(jù)下文描述的實(shí)施例并且參考這些實(shí)施例加以闡述，本發(fā)明的這些和其他方面將變得顯而易見(jiàn)，然而，這樣的實(shí)施例不必表示本發(fā)明的完整范圍，并且因此可以參考本文的權(quán)利要求來(lái)解釋本發(fā)明的范圍。
[0043]在附圖中:
[0044]圖1是根據(jù)本發(fā)明的呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)的實(shí)施例的部分的示意性圖示，
[0045]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例的流程圖，
[0046]圖3示出了利用根據(jù)本發(fā)明調(diào)整交錯(cuò)采集方案的參數(shù)的示范性步驟的依照?qǐng)D1的呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備的輸出信號(hào)的時(shí)間圖，
[0047]圖4示出了利用根據(jù)本發(fā)明的用于調(diào)整由預(yù)定閾值信號(hào)水平給出的交錯(cuò)采集方案的參數(shù)的范例的時(shí)間圖，并且
[0048]圖5描述了在現(xiàn)有方法中采用的交錯(cuò)采集方案。
[0049]附圖標(biāo)記列表
[0050]10呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)[0051 ] 12掃描單元
[0052]14主磁體
[0053]16 檢查空間
[0054]18 中心軸
[0055]20感興趣對(duì)象
[0056]22磁梯度線圈系統(tǒng)
[0057]24射頻發(fā)射單元
[0058]26控制單元
[0059]28觸摸敏感屏
[0060]30存儲(chǔ)器單元[0061 ] 32處理器單元
[0062]34射頻天線設(shè)備(發(fā)射)
[0063]36射頻天線設(shè)備(接收)
[0064]38射頻切換單元
[0065]40射頻屏蔽
[0066]42信號(hào)處理單元
[0067]44軟件模塊
[0068]46呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備
[0069]48輸出信號(hào)
[0070]50閾值信號(hào)水平
[0071]52 容忍范圍
[0072]54選擇的步驟
[0073]56生成方案的步驟
[0074]58開始執(zhí)行的步驟
[0075]60調(diào)整參數(shù)的步驟
[0076]62停止執(zhí)行的步驟
[0077]64恢復(fù)執(zhí)行的步驟
[0078]Bo靜態(tài)磁場(chǎng)
[0079]Bi射頻場(chǎng)
【具體實(shí)施方式】
[0080]圖1示出了呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)10的實(shí)施例的部分的示意性圖示，所述呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)10被配置用于在感興趣對(duì)象20(通常為患者)的多個(gè)呼吸周期上周期上從所述感興趣對(duì)象20的至少部分采集多個(gè)切片的磁共振圖像。呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)10包括具有主磁體14的掃描單元12。主磁體14具有中心膛孔，所述中心膛孔提供圍繞中心軸18的檢查空間16，用于感興趣對(duì)象20被定位在其中，并且還被配置用于至少在檢查空間16中生成1.5T的靜態(tài)磁場(chǎng)Bo。出于清楚的原因，僅在圖1中指示了用于支撐感興趣對(duì)象20的常用桌臺(tái)。靜態(tài)磁場(chǎng)Bo定義檢查空間16的軸向方向，其平行于中心軸18而被對(duì)齊。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明還能適用于提供在靜態(tài)磁場(chǎng)內(nèi)的檢查區(qū)域的任意其他類型的呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)。
[0081]此外，呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)10包括磁梯度線圈系統(tǒng)22，磁梯度線圈系統(tǒng)22被配置用于生成被疊加到所述靜態(tài)磁場(chǎng)Bo的梯度磁場(chǎng)。磁梯度線圈系統(tǒng)22被同中心地布置在主磁體14的膛孔內(nèi)，如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的。
[0082]呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)10包括控制單元26，控制單元26被提供以控制掃描單元12、磁梯度線圈系統(tǒng)22的功能以及呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)10的其他功能?？刂茊卧?6包括被設(shè)計(jì)為包括人機(jī)接口設(shè)備，所述人機(jī)接口設(shè)備被設(shè)計(jì)為具有觸摸敏感屏28的監(jiān)測(cè)器單元。
[0083]此外，呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)10包括被設(shè)計(jì)為全身線圈的射頻天線設(shè)備34，所述射頻天線設(shè)備34被配置用于將射頻場(chǎng)仏施加到所述感興趣對(duì)象20的原子核或者所述感興趣對(duì)象20之內(nèi)的原子核，用于在射頻發(fā)射時(shí)間段期間的磁共振激勵(lì)，以出于磁共振成像的目的對(duì)所述感興趣對(duì)象20的原子核或者對(duì)所述感興趣對(duì)象20之內(nèi)的原子核進(jìn)行激勵(lì)。為此，由控制單元26饋送、控制從射頻發(fā)射單元24到全身線圈的射頻功率。所述全身線圈具有中心軸，并且在操作狀態(tài)中，在主磁體14的膛孔內(nèi)被同中心地布置，使得全身線圈的中心軸與檢查空間16的中心軸18相符。如在現(xiàn)有技術(shù)中常見(jiàn)的，圓柱形金屬射頻屏蔽40被同中心地布置于磁梯度線圈系統(tǒng)22與全身線圈之間。
[0084]所述全身線圈也被提供用于在射頻接收階段期間從感興趣對(duì)象20的原子核或者從感興趣對(duì)象20之內(nèi)的原子核接收磁共振信號(hào)，其已經(jīng)由所發(fā)射的射頻場(chǎng)B1激勵(lì)。在呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)10的操作狀態(tài)中，射頻發(fā)射階段和射頻接收階段以連續(xù)的方式發(fā)生。
[0085]射頻發(fā)射單元24被提供用于，在射頻發(fā)射階段期間，經(jīng)由射頻切換單元38，將磁共振射頻的射頻功率并且以快速自旋回波(TSE)射頻脈沖序列的形式饋送到全身線圈，使得能夠獲得T2-加權(quán)的磁共振圖像。在射頻接收階段期間，由控制單元26進(jìn)行控制的射頻切換單元38將來(lái)自全身線圈的磁共振信號(hào)引導(dǎo)至駐留在控制單元26中的信號(hào)處理單元42。信號(hào)處理單元42被配置用于處理磁共振信號(hào)以根據(jù)所采集的磁共振信號(hào)來(lái)確定所述感興趣對(duì)象20的至少部分的切片的圖像。該技術(shù)的許多不同的變型對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是公知的，并且因此不需要在本文中進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0086]快速自旋回波射頻脈沖序列中的每個(gè)具有270ms的長(zhǎng)度，跟隨有106ms的序列固有的空閑時(shí)間。
[0087]呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)10還包括呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備46。呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備46包括呼吸傳感器，處于作狀態(tài)中的所述呼吸傳感器被附接到感興趣對(duì)象20的胸部并且由圍繞胸部纏繞的束帶保持。呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備46被配置用于為控制單元26提供輸出信號(hào)48，所述輸出信號(hào)48的水平表示感興趣對(duì)象20的呼吸狀態(tài)。對(duì)此，呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備46的輸出線被連接到控制單元26。呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)10的控制單元26被配置用于從呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備46接收輸出信號(hào)48，用于觸發(fā)引導(dǎo)，如將在稍后更為詳細(xì)地描述的。
[0088]在下文中，描述了關(guān)于對(duì)磁共振圖像采集的觸發(fā)來(lái)操作呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)的方法。在圖2中給出了所述方法的原理性流程圖。在準(zhǔn)備操作呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)10的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)理解，所有涉及的單元和設(shè)備處在操作狀態(tài)中并且如在圖1中圖示地進(jìn)行配置。
[0089]為了能夠執(zhí)行如對(duì)呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)10的特定操作的方法，控制單元26包括軟件模塊44(圖1)。要被執(zhí)行的所述方法的步驟被轉(zhuǎn)換為軟件模塊44的程序代碼，其中，所述程序代碼能實(shí)現(xiàn)于控制單元26的存儲(chǔ)器單元中30，并且能由控制單元26的處理器單元32來(lái)執(zhí)行。
[0090]在所述方法的第一步驟54中，操作員經(jīng)由人機(jī)接口選擇要被成像的感興趣對(duì)象的部分、要從感興趣對(duì)象20的部分被成像的切片的數(shù)量以及應(yīng)當(dāng)觸發(fā)對(duì)磁共振圖像的采集的感興趣區(qū)域20的呼吸狀態(tài)。在先前的預(yù)備校準(zhǔn)測(cè)量中，已經(jīng)確定了呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備46的輸出信號(hào)48的閾值信號(hào)水平50，所述觸發(fā)應(yīng)當(dāng)基于閾值信號(hào)水平50并且所述閾值信號(hào)水平50對(duì)應(yīng)于選定呼吸狀態(tài)。閾值信號(hào)水平50的值被存儲(chǔ)在控制單元26的存儲(chǔ)器單元30中。
[0091]在下一步驟56中，生成交錯(cuò)采集方案，用于采集多個(gè)選定切片中的每個(gè)切片以及感興趣對(duì)象20的多個(gè)選定呼吸狀態(tài)中的每個(gè)呼吸狀態(tài)的一幅磁共振圖像。對(duì)于數(shù)量為N=4個(gè)呼吸狀態(tài)以及數(shù)量為M = 8個(gè)切片，所生成的交錯(cuò)采集方案可以類似于圖5中所示的現(xiàn)有米集方案。
[0092]然后，在另一步驟58中，在如下例外的情況下，開始依照所生成的交錯(cuò)采集方案的磁共振圖像采集。確定呼吸周期中的當(dāng)前位置，并且接下來(lái)的步驟60中，基于所確定的在呼吸周期中的當(dāng)前位置，調(diào)整如在感興趣對(duì)象20的接下來(lái)的要觸發(fā)以采集磁共振圖像的呼吸狀態(tài)給出的所生成的交錯(cuò)采集方案的參數(shù)。替代尋求固定交錯(cuò)采集方案的開始，其將是0%的呼吸狀態(tài)(圖5)，所述呼吸相位被選擇用于采集磁共振圖像，其在呼吸周期中的當(dāng)前位置之后在時(shí)間上跟隨下一個(gè)，并且針對(duì)其尚未采集磁共振圖像，在這種情況下，為50%吸氣的呼吸狀態(tài)(圖3)。
[0093]在下一步驟62中，停止依照所生成的交錯(cuò)采集方案對(duì)磁共振圖像采集的執(zhí)行。之后，依照所述交錯(cuò)采集方案并且使用經(jīng)調(diào)整的參數(shù)在另一步驟64中恢復(fù)對(duì)磁共振圖像采集的執(zhí)行，其是50%吸氣的呼吸狀態(tài)，被圖示在圖3中給出的時(shí)間圖的左半部分(其示出了呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備46隨時(shí)間的輸出信號(hào)48)，如在50s的時(shí)間標(biāo)記處的填充的圓圈符號(hào)。
[0094]在圖3中在時(shí)間標(biāo)記52s與54s之間分別示出了基于在依照交錯(cuò)采集方案執(zhí)行磁共振圖像采集的過(guò)程中獲得的數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整交錯(cuò)采集方案的參數(shù)的另一范例。在圖3中，對(duì)應(yīng)于O %、50 %和100 %的呼吸狀態(tài)的預(yù)定閾值信號(hào)水平50分別被示為虛水平線?？拷鼤r(shí)間標(biāo)記52s的開放圓圈指示對(duì)應(yīng)于100%的呼吸狀態(tài)的預(yù)定閾值信號(hào)水平已經(jīng)由于感興趣對(duì)象20的呼吸模式的波動(dòng)而被錯(cuò)過(guò)。如邊注，根據(jù)圖3很清楚，對(duì)應(yīng)于100%的呼吸狀態(tài)的預(yù)定閾值信號(hào)水平也將已經(jīng)在接下來(lái)的呼吸狀態(tài)中被錯(cuò)過(guò)。
[0095]已經(jīng)通過(guò)監(jiān)測(cè)呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備46的輸出信號(hào)48的時(shí)間導(dǎo)數(shù)在依照交錯(cuò)采集方案執(zhí)行磁共振圖像采集期間檢測(cè)到對(duì)應(yīng)于100%的呼吸狀態(tài)的預(yù)定閾值信號(hào)水平的錯(cuò)過(guò)。已經(jīng)發(fā)生輸出信號(hào)48的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)反轉(zhuǎn)，而無(wú)需對(duì)100%的呼吸狀態(tài)的任何觸發(fā)，不同于已經(jīng)由所生成的交錯(cuò)采集方案所指定的。
[0096]在調(diào)整交錯(cuò)采集方案的另一參數(shù)的步驟60中，要觸發(fā)的感興趣對(duì)象20的下一呼吸狀態(tài)被改變?yōu)?0%的呼氣。在停止對(duì)磁共振圖像采集的執(zhí)行的步驟62和使用經(jīng)調(diào)整的參數(shù)(SP，50%呼氣的下一呼吸狀態(tài))恢復(fù)64對(duì)磁共振圖像采集的執(zhí)行的步驟之后，那么對(duì)應(yīng)于該呼吸狀態(tài)的預(yù)定閾值信號(hào)水平50被滿足，如分別由在時(shí)間標(biāo)記52s與54s之間的完整圓圈符號(hào)所指示的。
[0097]圖3的右側(cè)部分圖示了對(duì)交錯(cuò)采集方案的參數(shù)、由感興趣對(duì)象20的下一呼吸狀態(tài)給出的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整以觸發(fā)采集磁共振圖像的另一范例。在此，在依照交錯(cuò)采集方案來(lái)執(zhí)行磁共振圖像采集的過(guò)程中，通過(guò)監(jiān)測(cè)呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備46的輸出信號(hào)48的時(shí)間導(dǎo)數(shù)檢測(cè)到，100%吸氣的呼吸狀態(tài)持續(xù)長(zhǎng)于平均值。結(jié)果，要觸發(fā)的感興趣對(duì)象20的下一呼吸狀態(tài)被連續(xù)調(diào)整兩次以到100%吸氣，使得總共三個(gè)不同切片的磁共振圖像可以在呼吸的該狀態(tài)中被采集。
[0098]圖3的右部分還圖示了調(diào)整交錯(cuò)采集方案的另一參數(shù)、由射頻脈沖序列固有的空閑時(shí)間給出的參數(shù)的范例。調(diào)整的步驟60基于等待觸發(fā)下一選定呼吸狀態(tài)的記錄的累計(jì)時(shí)間，由控制單元26執(zhí)行?？刂茊卧?6被配置為檢查已經(jīng)累計(jì)的執(zhí)行交錯(cuò)采集方案的充足等待時(shí)間的歷史是否符合SAR限制。如果是這樣的話，則縮短用于在100%吸氣的呼吸狀態(tài)處采集上述三個(gè)不同切片的三個(gè)TSE射頻脈沖序列的射頻脈沖序列固有的空閑時(shí)間，如在圖3中時(shí)間標(biāo)記66s附近所圖示的。
[0099]圖4示范性示出了在依照交錯(cuò)采集方案執(zhí)行磁共振圖像采集的時(shí)間段中的呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備46的輸出信號(hào)48的時(shí)間圖。虛線指示在執(zhí)行磁共振成像采集之前的預(yù)備校準(zhǔn)測(cè)量中所確定的最大輸出信號(hào)48的水平和最小輸出信號(hào)48的水平。容忍范圍52由在輸出信號(hào)48的最大值和最小值處的豎直線指示。
[0100]控制單元26被配置為監(jiān)測(cè)呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備46隨時(shí)間的最大輸出信號(hào)48的水平和最小輸出信號(hào)48的水平。此外，控制單元26被配置為執(zhí)行基于在依照交錯(cuò)采集方案執(zhí)行磁共振圖像采集的過(guò)程中所獲得的最大和最小輸出信號(hào)48的水平來(lái)調(diào)整交錯(cuò)采集方案的參數(shù)的步驟60，所述參數(shù)由呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備46的預(yù)定閾值信號(hào)水平50給出。調(diào)整的步驟60包括，通過(guò)連續(xù)地更新輸出信號(hào)48的最大水平、輸出信號(hào)48的最小水平以及預(yù)定閾值信號(hào)水平的容忍范圍，通過(guò)隨時(shí)間對(duì)呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備46的所監(jiān)測(cè)到的最大輸出信號(hào)48的水平和最小輸出信號(hào)48的水平應(yīng)用卡爾曼濾波而獲得的值，來(lái)對(duì)呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備46的預(yù)定閾值信號(hào)水平50進(jìn)行調(diào)整。從輸出信號(hào)48的經(jīng)更新的最大和最小水平來(lái)導(dǎo)出呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備的新的預(yù)定閾值信號(hào)水平50。
[0101]之后，新的預(yù)定閾值信號(hào)水平50被實(shí)施到在如上所述的停止的步驟62與恢復(fù)磁共振圖像采集的執(zhí)行的步驟64之間的交錯(cuò)采集方案中。
[0102]因此，基于預(yù)定閾值信號(hào)水平50觸發(fā)選定的呼吸狀態(tài)能夠是相對(duì)于呼吸模式的信號(hào)漂移和變化穩(wěn)定，這在圖4中是明顯的。在先前的校準(zhǔn)測(cè)量中所獲得的輸出信號(hào)48的最大水平和輸出信號(hào)48的最小水平已經(jīng)證明是不足夠的，并且最大和最小輸出信號(hào)48的經(jīng)調(diào)整的水平收斂到在第一五個(gè)呼吸周期內(nèi)的合適的值。
[0103]基于在依照交錯(cuò)采集方案執(zhí)行磁共振圖像采集的過(guò)程中所獲得的數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整交錯(cuò)采集方案的至少一個(gè)參數(shù)的步驟60也能夠在感興趣對(duì)象20的至少部分的要被成像的多個(gè)切片的時(shí)間順序的參數(shù)上執(zhí)行。
[0104]通常，在交錯(cuò)采集方案中，要被成像的多個(gè)切片的時(shí)間順序是固定的(如在圖5中所示的現(xiàn)有技術(shù)的交錯(cuò)采集方案)。
[0105]到執(zhí)行交錯(cuò)采集方案的結(jié)束，調(diào)整要被成像的切片的時(shí)間順序的優(yōu)點(diǎn)變得非常顯而易見(jiàn)。在該相位中，已經(jīng)針對(duì)感興趣對(duì)象20的幾乎所有選定呼吸狀態(tài)采集了每個(gè)切片的磁共振圖像。在這種情況下，幾乎沒(méi)有任何自由度來(lái)調(diào)整感興趣對(duì)象20的下一呼吸狀態(tài)的參數(shù)，以觸發(fā)采集磁共振圖像，并且人們必須等待對(duì)應(yīng)于平均半個(gè)呼吸周期的時(shí)間以觸發(fā)期望的呼吸狀態(tài)。
[0106]例如，如果在被掃描的包具有數(shù)量為N= 4個(gè)呼吸狀態(tài)以及數(shù)量為M=8個(gè)切片的范例中，僅錯(cuò)失的磁共振圖像是針對(duì)切片#1到切片#4的100%吸氣的呼吸狀態(tài)以及針對(duì)切片#5到切片#8的0%的呼吸狀態(tài)，如果對(duì)切片進(jìn)行成像的時(shí)間順序?qū)⒈槐３譃閙= 1、2、3、…、8，八個(gè)呼吸周期將是必須的，以完成交錯(cuò)采集方案。
[0107]替代地，如果對(duì)切片進(jìn)行成像的時(shí)間順序?qū)⒈粸閙= 1、5、2、6、3、7、4、8，將僅需要四個(gè)呼吸周期來(lái)完成交錯(cuò)采集方案，假設(shè)兩個(gè)磁共振圖像可以分別在0%和100%的呼吸狀態(tài)處獲得。
[0108]在本文中已經(jīng)公開了調(diào)整交錯(cuò)采集方案的參數(shù)的步驟的不同實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，調(diào)整的步驟適用于所公開的參數(shù)類型的任意組合中的任意數(shù)量的參數(shù)。
[0109]盡管在附圖和上述說(shuō)明中詳細(xì)圖示和描述了本發(fā)明，但是這樣的圖示和描述應(yīng)當(dāng)被理解為是說(shuō)明性的或示范性的，而非限制性的，本發(fā)明并不限于所描述的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)研究對(duì)附圖、公開內(nèi)容和隨附的權(quán)利要求，在實(shí)踐所主張的發(fā)明時(shí)能夠理解并實(shí)現(xiàn)所公開的實(shí)施例的各種變型。在權(quán)利要求書中，“包括”一詞不排除其他元件或步驟，并且詞語(yǔ)“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。盡管在相互不同的從屬權(quán)利要求中記載了特定措施，但是這并不指示不能夠組合這些措施以獲益。在權(quán)利要求書中的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)當(dāng)被解釋為對(duì)范圍的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種關(guān)于對(duì)磁共振圖像采集的觸發(fā)來(lái)操作呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)(10)的方法，所述磁共振成像系統(tǒng)(10)被配置為在感興趣對(duì)象(20)的多個(gè)呼吸周期內(nèi)從所述感興趣區(qū)域(20)的至少部分采集多個(gè)切片的磁共振圖像，并且所述磁共振成像系統(tǒng)(10)能被連接到呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備(46)，所述呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備被配置為提供輸出信號(hào)(48)，所述呼吸信號(hào)的水平表示所述感興趣對(duì)象(20)的呼吸狀態(tài)， 所述方法包括: -生成交錯(cuò)采集方案的步驟(56)，所述交錯(cuò)采集方案用于在所述多個(gè)呼吸周期內(nèi)在所述感興趣對(duì)象(20)的多個(gè)選定呼吸狀態(tài)中的每個(gè)呼吸狀態(tài)處采集所述多個(gè)切片中的每個(gè)切片的至少一幅磁共振圖像，對(duì)所述選定呼吸狀態(tài)的觸發(fā)基于所述呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備(46)的預(yù)定閾值信號(hào)水平(50)， -依照所述交錯(cuò)采集方案來(lái)開始磁共振圖像采集的步驟(58)，并且在執(zhí)行磁共振圖像采集期間，依照所述交錯(cuò)采集方案， -在依照所述交錯(cuò)采集方案執(zhí)行磁共振圖像采集過(guò)程中在由所述呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備(46)獲得的所述輸出信號(hào)(48)中所述感興趣對(duì)象(20)的呼吸出現(xiàn)不規(guī)律的情況下對(duì)所述交錯(cuò)采集方案的至少一個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整以用于推進(jìn)對(duì)所述交錯(cuò)采集方案的磁共振圖像的另一采集的步驟(60)，其中，所述至少一個(gè)參數(shù)是以下中的至少一個(gè): -所述感興趣對(duì)象(20)的下一呼吸狀態(tài)，以觸發(fā)采集至少一幅磁共振圖像， -射頻脈沖序列固有的空閑時(shí)間，以及 -所述感興趣對(duì)象(20)的至少所述部分的要被成像的所述多個(gè)切片中的至少一個(gè)切片的時(shí)間順序， -依照所述交錯(cuò)采集方案來(lái)停止對(duì)磁共振圖像采集的執(zhí)行的步驟(62)，以及-使用經(jīng)調(diào)整的參數(shù)依照所述交錯(cuò)采集方案來(lái)恢復(fù)對(duì)磁共振圖像采集的執(zhí)行的步驟(64) ο2.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括監(jiān)測(cè)所述呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備(46)的所述輸出信號(hào)(48)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的步驟，其中，調(diào)整所述至少一個(gè)參數(shù)的所述步驟(60)包括調(diào)整要觸發(fā)的所述感興趣對(duì)象(20)的下一呼吸狀態(tài)，并且其中，所述調(diào)整基于檢測(cè)到所述輸出信號(hào)(48)的所述時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)反轉(zhuǎn)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，調(diào)整所述至少一個(gè)參數(shù)的所述步驟(60)包括調(diào)整所述設(shè)備脈沖序列固有的空閑時(shí)間，并且其中，所述調(diào)整基于等待觸發(fā)所述選定呼吸狀態(tài)的所記錄的累計(jì)時(shí)間。4.一種呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)(10)，其被配置為在感興趣對(duì)象(20)的多個(gè)呼吸周期內(nèi)從所述感興趣對(duì)象(20)的至少部分采集多個(gè)切片的磁共振圖像，所述呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)包括: -檢查空間(16)，其被提供以將所述感興趣對(duì)象(20)定位于在所述檢查空間內(nèi)； -主磁體(14)，其被配置為在所述檢查空間(16)中生成靜態(tài)磁場(chǎng)B0; -磁梯度線圈系統(tǒng)(22)，其被配置為生成被疊加到所述靜態(tài)磁場(chǎng)Bo的梯度磁場(chǎng)； -至少一個(gè)射頻天線設(shè)備(34)，其被配置為將射頻激勵(lì)場(chǎng)扮施加到所述感興趣對(duì)象(20)的所述部分的原子核或者所述感興趣對(duì)象(20)的所述部分之內(nèi)的原子核以進(jìn)行磁共振激勵(lì)； -至少一個(gè)射頻天線設(shè)備(36)，其被提供用于接收來(lái)自所述感興趣區(qū)域(20)的所述部分的原子核或者來(lái)自所述感興趣對(duì)象(20)的所述部分之內(nèi)的原子核的磁共振信號(hào)，所述原子核已經(jīng)通過(guò)施加射頻激勵(lì)場(chǎng)仏而被激勵(lì)； -控制單元(26)，其用于控制所述磁共振成像系統(tǒng)(10)的至少一個(gè)功能； -信號(hào)處理單元(42)，其被配置為處理磁共振信號(hào)以根據(jù)所接收的磁共振信號(hào)來(lái)確定所述感興趣對(duì)象(20)的至少所述部分的切片的圖像； 其中，所述磁共振成像系統(tǒng)(10)被配置為接收來(lái)自呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備(46)的輸出信號(hào)(48)以觸發(fā)引導(dǎo)，所述輸出信號(hào)的水平表示所述感興趣對(duì)象(20)的呼吸狀態(tài)，并且 其中，所述控制單元(26)被配置為執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的方法的步驟(56-64)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)(10)，其中，被配置為施加射頻激勵(lì)場(chǎng)仏的所述至少一個(gè)射頻天線設(shè)備(34)被配置為被提供有射頻脈沖序列，所述射頻脈沖序列適于獲得T2-加權(quán)的磁共振圖像。6.—種用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的用于關(guān)于對(duì)磁共振圖像采集的觸發(fā)來(lái)操作呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)(1)的方法的軟件模塊(44)，其中，要被執(zhí)行的方法的步驟(56-64)被轉(zhuǎn)換為所述軟件模塊(44)的程序代碼，其中，所述程序代碼能實(shí)現(xiàn)在所述磁共振成像系統(tǒng)(10)的存儲(chǔ)器單元(30)中并且能由所述磁共振成像系統(tǒng)(10)的處理器單元(32)執(zhí)行。
【文檔編號(hào)】G01R33/567GK105980877SQ201580008125
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2015年2月3日
【發(fā)明人】T·尼爾森, S·克呂格爾
【申請(qǐng)人】皇家飛利浦有限公司