具有時間效率的4d磁共振成像的方法
【專利摘要】一種關(guān)于對磁共振圖像采集的觸發(fā)來操作呼吸引導(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)測設(shè)備(46)，所述呼吸監(jiān)測設(shè)備被配置為提供輸出信號(48)，所述輸出信號的水平表示感興趣對象(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采集方案的步驟(56)，在執(zhí)行磁共振圖像采集過程中在由所述呼吸監(jiān)測設(shè)備(46)所獲得的輸出信號(48)中所述感興趣對象(20)的呼吸發(fā)生不規(guī)律的情況下對所述交錯采集方案的至少一個參數(shù)進(jìn)行調(diào)整的步驟(60)，其中，所述至少一個參數(shù)是如下中的至少一個：所述感興趣對象(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間，以及所述感興趣對象(20)的至少所述部分的要被成像的多個切片中的至少一個切片的時間順序，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)來執(zhí)行。
【專利說明】
具有時間效率的4D磁共振成像的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及關(guān)于對磁共振圖像采集的觸發(fā)來操作呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)的方法以及通過采用這樣的方法進(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)的成像方法用于對由于感興趣對象(通常為患者)的呼吸造成的腫瘤和/或器官的運(yùn)動的準(zhǔn)確表征，尤其是用于腹部腫瘤運(yùn)動跟蹤。
[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-組織對比度，但要求在大約3s的范圍中的長脈沖序列重復(fù)時間TR。為了使用長脈沖序列重復(fù)時間TR，必須在若干呼吸周期上測量腫瘤和/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，其包括針對要被成像的不同切片交錯不同時間點(diǎn)的采集的方案，以便降低總采集時間。
[0005]在圖5中例示性圖示了針對包括M = 8個切片和N = 4個呼吸相位(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，消除了對長脈沖序列重復(fù)時間TR的約束。通過這種方式，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)的總逝去時間。
[0010]對于延長的總逝去時間的一個原因可能在于，由于感興趣對象在預(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間來采集掃描包，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)明的一個方面中，所述目的是通過關(guān)于對磁共振圖像采集的觸發(fā)來操作呼吸引導(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象的多個呼吸周期上從所述感興趣對象的至少部分采集多個切片的磁共振圖像。所述磁共振成像系統(tǒng)能被連接到呼吸監(jiān)測設(shè)備，所述呼吸監(jiān)測設(shè)備被配置為提供輸出信號，所述輸出信號的水平表示所述感興趣對象的呼吸狀態(tài)。
[0013]所述方法包括:
[0014]-生成交錯采集方案的步驟，所述交錯采集方案用于在所述多個呼吸周期內(nèi)在所述感興趣對象的多個選定呼吸狀態(tài)中的每個呼吸狀態(tài)采集多個切片中的每個切片的至少一幅磁共振圖像，對所述選定呼吸狀態(tài)的觸發(fā)基于呼吸監(jiān)測設(shè)備的預(yù)定閾值信號水平，
[0015]-依照所述交錯采集方案來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，依照所述交錯采集方案，
[0016]-在依照所述交錯采集方案執(zhí)行磁共振圖像采集過程中在由所述呼吸監(jiān)測設(shè)備獲得的輸出信號中所述感興趣對象的呼吸中發(fā)生不規(guī)律的情況下對所述交錯采集方案的至少一個參數(shù)進(jìn)行調(diào)整的步驟，用于行進(jìn)到對所述交錯采集方案的磁共振圖像的另一采集，其中，至少一個經(jīng)調(diào)整的參數(shù)是如下中的至少一個:
[0017]-所述感興趣對象(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間，以及
[0019]-所述感興趣對象(20)的至少所述部分的要被成像的多個切片中的至少一個切片的時間順序，
[0020]-依照所述交錯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]在本申請中所使用的短語“交錯采集方案”應(yīng)當(dāng)特別被理解為在多個呼吸周期的至少一個呼吸周期內(nèi)采集至少兩個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]所述方法的一個優(yōu)點(diǎn)在于在掃描包的采集期間的等待時間，并且通過此，能夠減小總逝去采集時間。通過調(diào)整這些參數(shù)中的一個或多個，能夠?qū)崿F(xiàn)用于采集的總逝去時間的顯著減小。
[0025]所述方法的另一優(yōu)點(diǎn)在于，對磁共振圖像的觸發(fā)對于呼吸模式的不規(guī)律的波動更為魯棒，并且因此，對于所述呼吸監(jiān)測設(shè)備的輸出信號更為魯棒，其已知是在呼吸引導(dǎo)的磁共振成像中的常見問題。
[0026]在一個實(shí)施例中，所述磁共振成像系統(tǒng)自身通過實(shí)時采集和處理呼吸相關(guān)的磁共振信號(1D或2D導(dǎo)航)可以被用作呼吸監(jiān)測設(shè)備。
[0027]在又一優(yōu)選實(shí)施例中，所述方法還包括監(jiān)測呼吸監(jiān)測設(shè)備的輸出信號的時間導(dǎo)數(shù)的步驟，并且調(diào)整所述至少一個參數(shù)的步驟包括調(diào)整感興趣對象的下一呼吸狀態(tài)以進(jìn)行觸發(fā)，其中，所述調(diào)整基于檢測所述輸出信號的時間導(dǎo)數(shù)的符號反轉(zhuǎn)。
[0028]由于所述時間導(dǎo)數(shù)的符號分別指示吸氣和呼氣，對接近所述輸出信號的最大(或最小)水平的預(yù)定閾值信號水平的錯過的觸發(fā)能夠有利地通過所述輸出信號的時間導(dǎo)數(shù)的符號反轉(zhuǎn)來檢測。如果檢測到接近所述輸出信號的最大(最小)水平的錯過的最大(最小)預(yù)定閾值信號水平，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，替代等待幾乎整個呼吸周期直到下一最大(最小)值發(fā)生。因此，由于錯過觸發(fā)的等待時間能夠被進(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)時間。所生成的交錯采集方案可以包括空閑時間，以便保持針對限制內(nèi)的針對感興趣對象的特定吸收速率。通過調(diào)整射頻脈沖序列固有的空閑時間，用于采集的總逝去時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象的多個呼吸周期上從所述感興趣對象的至少部分采集多個切片的磁共振圖像。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Bo的梯度磁場；
[0034]-至少一個射頻天線，其被配置為將射頻激勵場仏施加到所述感興趣對象的所述部分的原子核或者所述感興趣對象的所述部分之內(nèi)的原子核以進(jìn)行磁共振激勵；
[0035]-至少一個射頻天線設(shè)備，其被提供用于接收來自所述感興趣區(qū)域的所述部分的原子核或者來自所述感興趣對象的所述部分之內(nèi)的原子核的磁共振信號，所述原子核已經(jīng)通過施加射頻激勵場Bi來激勵；
[0036]-控制單元，其用于控制所述磁共振成像系統(tǒng)的至少一個功能；
[0037]-信號處理單元，其被配置用于處理磁共振信號以根據(jù)所接收的磁共振信號來確定所述感興趣對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)被配置用于接收來自呼吸監(jiān)測設(shè)備的輸出信號，用于觸發(fā)引導(dǎo)，所述輸出信號水平表示所述感興趣對象的呼吸狀態(tài)。所述控制單元被配置為執(zhí)行關(guān)于對磁共振圖像采集的觸發(fā)來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場仏的所述至少一個射頻天線設(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。通過此，能夠?qū)崿F(xiàn)在磁共振圖像中的高的腫瘤-組織對比度。
[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)于對磁共振圖像采集的觸發(fā)來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)對所述方法的魯棒且可靠的執(zhí)行并且能夠允許對方法步驟的快速修改。
【附圖說明】
[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，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)整交錯采集方案的參數(shù)的示范性步驟的依照圖1的呼吸監(jiān)測設(shè)備的輸出信號的時間圖，
[0047]圖4示出了利用根據(jù)本發(fā)明的用于調(diào)整由預(yù)定閾值信號水平給出的交錯采集方案的參數(shù)的范例的時間圖，并且
[0048]圖5描述了在現(xiàn)有方法中采用的交錯采集方案。
[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信號處理單元
[0067]44軟件模塊
[0068]46呼吸監(jiān)測設(shè)備
[0069]48輸出信號
[0070]50閾值信號水平
[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
[0079]Bi射頻場
【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象20(通常為患者)的多個呼吸周期上周期上從所述感興趣對象20的至少部分采集多個切片的磁共振圖像。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Bo。出于清楚的原因，僅在圖1中指示了用于支撐感興趣對象20的常用桌臺。靜態(tài)磁場Bo定義檢查空間16的軸向方向，其平行于中心軸18而被對齊。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，本發(fā)明還能適用于提供在靜態(tài)磁場內(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Bo的梯度磁場。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仏施加到所述感興趣對象20的原子核或者所述感興趣對象20之內(nèi)的原子核，用于在射頻發(fā)射時間段期間的磁共振激勵，以出于磁共振成像的目的對所述感興趣對象20的原子核或者對所述感興趣對象20之內(nèi)的原子核進(jìn)行激勵。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象20的原子核或者從感興趣對象20之內(nèi)的原子核接收磁共振信號，其已經(jīng)由所發(fā)射的射頻場B1激勵。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將來自全身線圈的磁共振信號引導(dǎo)至駐留在控制單元26中的信號處理單元42。信號處理單元42被配置用于處理磁共振信號以根據(jù)所采集的磁共振信號來確定所述感興趣對象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具有270ms的長度，跟隨有106ms的序列固有的空閑時間。
[0087]呼吸引導(dǎo)的磁共振成像系統(tǒng)10還包括呼吸監(jiān)測設(shè)備46。呼吸監(jiān)測設(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象20的胸部并且由圍繞胸部纏繞的束帶保持。呼吸監(jiān)測設(shè)備46被配置用于為控制單元26提供輸出信號48，所述輸出信號48的水平表示感興趣對象20的呼吸狀態(tài)。對此，呼吸監(jiān)測設(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)測設(shè)備46接收輸出信號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)于對磁共振圖像采集的觸發(fā)來操作呼吸引導(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的存儲器單元中30，并且能由控制單元26的處理器單元32來執(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象的部分、要從感興趣對象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)測量中，已經(jīng)確定了呼吸監(jiān)測設(shè)備46的輸出信號48的閾值信號水平50，所述觸發(fā)應(yīng)當(dāng)基于閾值信號水平50并且所述閾值信號水平50對應(yīng)于選定呼吸狀態(tài)。閾值信號水平50的值被存儲在控制單元26的存儲器單元30中。
[0091]在下一步驟56中，生成交錯采集方案，用于采集多個選定切片中的每個切片以及感興趣對象20的多個選定呼吸狀態(tài)中的每個呼吸狀態(tài)的一幅磁共振圖像。對于數(shù)量為N=4個呼吸狀態(tài)以及數(shù)量為M = 8個切片，所生成的交錯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)整如在感興趣對象20的接下來的要觸發(fā)以采集磁共振圖像的呼吸狀態(tài)給出的所生成的交錯采集方案的參數(shù)。替代尋求固定交錯采集方案的開始，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)前位置之后在時間上跟隨下一個，并且針對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采集方案對磁共振圖像采集的執(zhí)行。之后，依照所述交錯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中給出的時間圖的左半部分(其示出了呼吸監(jiān)測設(shè)備46隨時間的輸出信號48)，如在50s的時間標(biāo)記處的填充的圓圈符號。
[0094]在圖3中在時間標(biāo)記52s與54s之間分別示出了基于在依照交錯采集方案執(zhí)行磁共振圖像采集的過程中獲得的數(shù)據(jù)來調(diào)整交錯采集方案的參數(shù)的另一范例。在圖3中，對應(yīng)于O %、50 %和100 %的呼吸狀態(tài)的預(yù)定閾值信號水平50分別被示為虛水平線?？拷鼤r間標(biāo)記52s的開放圓圈指示對應(yīng)于100%的呼吸狀態(tài)的預(yù)定閾值信號水平已經(jīng)由于感興趣對象20的呼吸模式的波動而被錯過。如邊注，根據(jù)圖3很清楚，對應(yīng)于100%的呼吸狀態(tài)的預(yù)定閾值信號水平也將已經(jīng)在接下來的呼吸狀態(tài)中被錯過。
[0095]已經(jīng)通過監(jiān)測呼吸監(jiān)測設(shè)備46的輸出信號48的時間導(dǎo)數(shù)在依照交錯采集方案執(zhí)行磁共振圖像采集期間檢測到對應(yīng)于100%的呼吸狀態(tài)的預(yù)定閾值信號水平的錯過。已經(jīng)發(fā)生輸出信號48的時間導(dǎo)數(shù)的符號反轉(zhuǎn)，而無需對100%的呼吸狀態(tài)的任何觸發(fā)，不同于已經(jīng)由所生成的交錯采集方案所指定的。
[0096]在調(diào)整交錯采集方案的另一參數(shù)的步驟60中，要觸發(fā)的感興趣對象20的下一呼吸狀態(tài)被改變?yōu)?0%的呼氣。在停止對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對磁共振圖像采集的執(zhí)行的步驟之后，那么對應(yīng)于該呼吸狀態(tài)的預(yù)定閾值信號水平50被滿足，如分別由在時間標(biāo)記52s與54s之間的完整圓圈符號所指示的。
[0097]圖3的右側(cè)部分圖示了對交錯采集方案的參數(shù)、由感興趣對象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，在依照交錯采集方案來執(zhí)行磁共振圖像采集的過程中，通過監(jiān)測呼吸監(jiān)測設(shè)備46的輸出信號48的時間導(dǎo)數(shù)檢測到，100%吸氣的呼吸狀態(tài)持續(xù)長于平均值。結(jié)果，要觸發(fā)的感興趣對象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)整交錯采集方案的另一參數(shù)、由射頻脈沖序列固有的空閑時間給出的參數(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)行交錯采集方案的充足等待時間的歷史是否符合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)處采集上述三個不同切片的三個TSE射頻脈沖序列的射頻脈沖序列固有的空閑時間，如在圖3中時間標(biāo)記66s附近所圖示的。
[0099]圖4示范性示出了在依照交錯采集方案執(zhí)行磁共振圖像采集的時間段中的呼吸監(jiān)測設(shè)備46的輸出信號48的時間圖。虛線指示在執(zhí)行磁共振成像采集之前的預(yù)備校準(zhǔn)測量中所確定的最大輸出信號48的水平和最小輸出信號48的水平。容忍范圍52由在輸出信號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)測呼吸監(jiān)測設(shè)備46隨時間的最大輸出信號48的水平和最小輸出信號48的水平。此外，控制單元26被配置為執(zhí)行基于在依照交錯采集方案執(zhí)行磁共振圖像采集的過程中所獲得的最大和最小輸出信號48的水平來調(diào)整交錯采集方案的參數(shù)的步驟60，所述參數(shù)由呼吸監(jiān)測設(shè)備46的預(yù)定閾值信號水平50給出。調(diào)整的步驟60包括，通過連續(xù)地更新輸出信號48的最大水平、輸出信號48的最小水平以及預(yù)定閾值信號水平的容忍范圍，通過隨時間對呼吸監(jiān)測設(shè)備46的所監(jiān)測到的最大輸出信號48的水平和最小輸出信號48的水平應(yīng)用卡爾曼濾波而獲得的值，來對呼吸監(jiān)測設(shè)備46的預(yù)定閾值信號水平50進(jìn)行調(diào)整。從輸出信號48的經(jīng)更新的最大和最小水平來導(dǎo)出呼吸監(jiān)測設(shè)備的新的預(yù)定閾值信號水平50。
[0101]之后，新的預(yù)定閾值信號水平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之間的交錯采集方案中。
[0102]因此，基于預(yù)定閾值信號水平50觸發(fā)選定的呼吸狀態(tài)能夠是相對于呼吸模式的信號漂移和變化穩(wěn)定，這在圖4中是明顯的。在先前的校準(zhǔn)測量中所獲得的輸出信號48的最大水平和輸出信號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48的經(jīng)調(diào)整的水平收斂到在第一五個呼吸周期內(nèi)的合適的值。
[0103]基于在依照交錯采集方案執(zhí)行磁共振圖像采集的過程中所獲得的數(shù)據(jù)來調(diào)整交錯采集方案的至少一個參數(shù)的步驟60也能夠在感興趣對象20的至少部分的要被成像的多個切片的時間順序的參數(shù)上執(zhí)行。
[0104]通常，在交錯采集方案中，要被成像的多個切片的時間順序是固定的(如在圖5中所示的現(xiàn)有技術(shù)的交錯采集方案)。
[0105]到執(zhí)行交錯采集方案的結(jié)束，調(diào)整要被成像的切片的時間順序的優(yōu)點(diǎn)變得非常顯而易見。在該相位中，已經(jīng)針對感興趣對象20的幾乎所有選定呼吸狀態(tài)采集了每個切片的磁共振圖像。在這種情況下，幾乎沒有任何自由度來調(diào)整感興趣對象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應(yīng)于平均半個呼吸周期的時間以觸發(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個呼吸狀態(tài)以及數(shù)量為M=8個切片的范例中，僅錯失的磁共振圖像是針對切片#1到切片#4的100%吸氣的呼吸狀態(tài)以及針對切片#5到切片#8的0%的呼吸狀態(tài)，如果對切片進(jìn)行成像的時間順序?qū)⒈槐３譃閙= 1、2、3、…、8，八個呼吸周期將是必須的，以完成交錯采集方案。
[0107]替代地，如果對切片進(jìn)行成像的時間順序?qū)⒈粸閙= 1、5、2、6、3、7、4、8，將僅需要四個呼吸周期來完成交錯采集方案，假設(shè)兩個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)人員通過研究對附圖、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“一”或“一個”不排除多個。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)被解釋為對范圍的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種關(guān)于對磁共振圖像采集的觸發(fā)來操作呼吸引導(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象(20)的多個呼吸周期內(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)測設(shè)備(46)，所述呼吸監(jiān)測設(shè)備被配置為提供輸出信號(48)，所述呼吸信號的水平表示所述感興趣對象(20)的呼吸狀態(tài)， 所述方法包括: -生成交錯采集方案的步驟(56)，所述交錯采集方案用于在所述多個呼吸周期內(nèi)在所述感興趣對象(20)的多個選定呼吸狀態(tài)中的每個呼吸狀態(tài)處采集所述多個切片中的每個切片的至少一幅磁共振圖像，對所述選定呼吸狀態(tài)的觸發(fā)基于所述呼吸監(jiān)測設(shè)備(46)的預(yù)定閾值信號水平(50)， -依照所述交錯采集方案來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，依照所述交錯采集方案， -在依照所述交錯采集方案執(zhí)行磁共振圖像采集過程中在由所述呼吸監(jiān)測設(shè)備(46)獲得的所述輸出信號(48)中所述感興趣對象(20)的呼吸出現(xiàn)不規(guī)律的情況下對所述交錯采集方案的至少一個參數(shù)進(jìn)行調(diào)整以用于推進(jìn)對所述交錯采集方案的磁共振圖像的另一采集的步驟(60)，其中，所述至少一個參數(shù)是以下中的至少一個: -所述感興趣對象(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間，以及 -所述感興趣對象(20)的至少所述部分的要被成像的所述多個切片中的至少一個切片的時間順序， -依照所述交錯采集方案來停止對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)依照所述交錯采集方案來恢復(fù)對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)測所述呼吸監(jiān)測設(shè)備(46)的所述輸出信號(48)的時間導(dǎo)數(shù)的步驟，其中，調(diào)整所述至少一個參數(shù)的所述步驟(60)包括調(diào)整要觸發(fā)的所述感興趣對象(20)的下一呼吸狀態(tài)，并且其中，所述調(diào)整基于檢測到所述輸出信號(48)的所述時間導(dǎo)數(shù)的符號反轉(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象(20)的多個呼吸周期內(nèi)從所述感興趣對象(20)的至少部分采集多個切片的磁共振圖像，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Bo的梯度磁場； -至少一個射頻天線設(shè)備(34)，其被配置為將射頻激勵場扮施加到所述感興趣對象(20)的所述部分的原子核或者所述感興趣對象(20)的所述部分之內(nèi)的原子核以進(jìn)行磁共振激勵； -至少一個射頻天線設(shè)備(36)，其被提供用于接收來自所述感興趣區(qū)域(20)的所述部分的原子核或者來自所述感興趣對象(20)的所述部分之內(nèi)的原子核的磁共振信號，所述原子核已經(jīng)通過施加射頻激勵場仏而被激勵； -控制單元(26)，其用于控制所述磁共振成像系統(tǒng)(10)的至少一個功能； -信號處理單元(42)，其被配置為處理磁共振信號以根據(jù)所接收的磁共振信號來確定所述感興趣對象(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)被配置為接收來自呼吸監(jiān)測設(shè)備(46)的輸出信號(48)以觸發(fā)引導(dǎo)，所述輸出信號的水平表示所述感興趣對象(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場仏的所述至少一個射頻天線設(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)于對磁共振圖像采集的觸發(fā)來操作呼吸引導(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】G01R33/567GK105980877SQ201580008125
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年2月3日
【發(fā)明人】T·尼爾森, S·克呂格爾
【申請人】皇家飛利浦有限公司