专利名称：确定本地天线位置的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于确定磁共振设备检查区中的至少一个本地天线位置的方法，其中，该本地天线接收设置于检查区中的人体所反射的在至少一个坐标方向上位置编码的磁共振信号，由接收的磁共振信号生成该坐标方向上经过位置分辨(ortsaufgeloest)的强度值，并由沿该坐标方向的必要时进行再处理的强度值曲线确定本地天线在该坐标方向上的位置。
背景技术：
磁共振层析摄影是一种用于获取活受检体体内图像的公知技术。为了进行磁共振层析摄影，由基本磁场产生稳定的相对均匀的基本磁场。在拍摄磁共振图像期间，在该基本磁场上叠加由所谓的梯度线圈产生的快速通断的梯度磁场。用高频天线将高频脉冲射入位于磁共振设备检查区中的受检体内，以释放磁共振信号。高频接收天线接收由高频脉冲所引起的位置编码的磁共振信号。基于由该高频接收天线接收的磁共振信号，生成受检体待检查区域的磁共振图像。其中，该磁共振图像上的每个图像点各对应于一个小身体体元(Koerpervolumen)的所接收磁共振信号的强度值。一般采用整体高频天线作为高频发射天线。这种整体高频天线也适于用作磁共振信号的接收天线。它具有非常均匀的灵敏度特性，但是对于很多应用会导致不利的信噪比。为了改进信噪比，使用了本地天线。其是与待检查的身体部位大小相适应的天线。因此，例如有固定设置于患者床中或设置在患者床上固定位置处的本地天线，以检查脊柱或头部。除了这些可固定位置的本地天线之外，在许多应用中还采用了可自由移动的本地天线，由磁共振设备的使用者例如只安放在待检查的身体区域上。
为了在磁共振摄影时用此类本地天线获得较高的信噪比，起决定作用的是，该天线离待成像的身体区域尽可能近。如果有多个本地天线可供使用，则在测量期间应仅激活一个其位置最靠近待检查区域的这类用于接收的天线。通过这种方式，可以避免或至少减少磁共振图像中的虚影，例如卷褶。然而，这就要求准确地知道本地天线在检查区中相对于待检查身体区域的位置。但是如果采用例如表面线圈的可自由定位的本地天线或本地线圈，则与磁共振设备的磁系统之间不存在固定的关系。
EP 0 844 488 A1公开了一种用于获得装备有本地天线的医疗仪器在磁共振设备检查区中位置的方法。为此，该医疗仪器在本地天线上具有至少两个装有磁共振信号源的定位元件。这些定位元件的位置利用磁共振预测获得，并将其插入对待检查的身体区域接着进行的成像磁共振测量所产生的磁共振图像中。在此，集成到该医疗仪器中的磁共振信号源使得可以确定集成到该仪器中的本地天线相对于待检查区域的位置。但是，如果选择不利的拍摄区域，则这些信号源会在诊断图像中产生卷褶。为了避免产生卷褶，必须提供独立的、对各自频率都反应灵敏的发射和接收路径用于预测。
US 6034529同样也公开了一种用于确定在磁共振设备检查区中的本地天线位置的方法，其与EP 0 844 488 A1中的实现相似。在该技术中，本地天线也包括一个附加的磁共振信号源，在用合适的测量序列获得的磁共振图像中可以辨认出该信号源。但是，在这篇出版物中是这样选择所述信号源的，即，其回转磁常量足够大地偏离质子的回转磁常量。通过这种方式可以使在由实际的诊断测量所产生的磁共振图像中看不到附加的磁共振信号源。但是这种方法也要求采用特殊的具有相应磁共振信号源的本地天线。
DE 196 53 535 C1公开了一种用于确定磁共振设备检查区中至少一个本地线圈位置的方法。其中，由该本地线圈接收由设置于检查区中的身体所反射出的至少在一个坐标方向上位置编码的磁共振信号，并由接收的磁共振信号产生该坐标方向上位置分辨的强度值。同时，由具有均匀灵敏度分布的天线接收反射的磁共振信号，并将其变换为相应的位置分辨的强度值。由这些用本地天线获得的强度值，通过在用具有均匀灵敏度分布的天线获得的强度值上进行标准化来形成标准化的强度值。从这些标准化的强度值关于坐标轴的曲线上，可以确定出说明本地天线在该坐标方向上位置的最大值。因此，该方法不需要采用附加的磁共振信号源。但是，由于磁共振信号中的噪声分量，对该曲线的最大值的确定是有缺陷的，因此必须对强度值进行空间平滑或滤波，以提高位置确定的精确度。但是，即使进行了这类滤波或平滑，也总会导致位置确定中的不精确。此外，只有当本地天线的中心位于拍摄空间中时，采用这种技术才能精确地确定位置。如果不是这种情况，则天线位置的确定就会有不准确。
发明内容
基于现有技术，本发明的目的在于，提供一种用于确定磁共振设备检查区中本地天线位置的方法，可以高精度地自动确定该位置。
本发明要解决的技术问题是通过一种用于确定磁共振设备检查区中至少一个本地天线位置的方法解决的。其中，由至少一个本地天线接收位于检查区中的身体所反射的、至少在一个坐标方向上位置编码的磁共振信号，并依据接收的磁共振信号生成该坐标方向上的位置分辨的强度值，并由该必要时进行再处理的强度值曲线沿该坐标方向确定所述本地天线在该坐标方向的位置。其中，对本地天线的位置的确定是通过用函数拟合所述强度值曲线实现的。这里，该函数的形状至少近似于或拟合于本地天线的灵敏度特性。在将函数在曲线上进行拟合之后，将该函数最大值在坐标轴上的位置作为本地天线的位置。
利用本方法可以高精度地确定至少一个自由给定的坐标方向上的天线位置。与DE 196 53 535 C1中的方法相反，本方法具有较小出错率，尤其是对噪声影响更不灵敏。本方法不需要对强度值曲线进行平滑或滤波来提高位置确定的精确度。通过考虑在曲线拟合时的本地天线的接收特性，可以精确地、非常可靠地确定天线的位置。即便在该天线的中心位于拍摄空间之外时，也可以基于该曲线拟合正确地确定天线位置。另一个显著优点在于，如本方法的一优选实施方式所实现的，由拟合函数的宽度，例如其半值宽度或1/e宽度，可以确定本地天线在对于各坐标方向的待检查身体中的灵敏度特性宽度。为了避免磁共振图像中可能的虚影，需要知道该灵敏度特性宽度，以下也称之为照明宽度(Ausleuchtebreite)或照明特性。
优选的是，将高斯函数作为拟合函数，该函数可近似许多类型的天线或线圈的灵敏度特性。但是，当然也可以使用其它函数，只要它们能至少近似地与天线的灵敏度特性相匹配。在本发明的方法中，所述函数的拟合只在所述强度值曲线的最大值范围内进行。
本方法优选为在至少两个坐标方向上实施，从而可以确定在平面上或在三维空间中的天线位置。
通过所述位置确定，如果在磁共振设备中同时采用多个本地天线，例如以天线阵列的形式，则其优点尤为突出。然后，可以确定每个本地天线的位置，并通知磁共振设备或使用者。可利用本地天线的位置例如选择其中一个本地天线，该本地天线对一确定的身体区域提供最高的信噪比以及由此而形成的最好的分辨力。这种天线的选择也可以自动进行。对多个本地天线位置的确定的优选方式是同时进行，其中，由这些天线同时接收磁共振信号，并对这些信号进行分析求值，以便如上所述地确定各个本地天线的位置。但是，这要求磁共振设备具有多个与各本地天线相连的信号处理信道。
本方法的另一优选实施方式是，由一个具有均匀灵敏度特性的天线同时接收这些磁共振信号，例如用于发射高频信号的整体天线，并由这些信号生成坐标方向上位置分辨的强度值。然后，用由具有均匀灵敏度特性的天线各相同坐标点上获得的强度值对由至少一个本地天线接收的磁共振信号的强度值进行标准化。通过这种方式，可以消除由身体物质导致的在坐标轴上对该强度值曲线的影响。
优选的是，将利用本方法获得的至少一个本地天线的位置插入到如通常在实施诊断磁共振拍摄之前所产生的磁共振概貌图像中。在这种概貌摄影中，也可以显示出由拟合函数宽度计算出的各本地天线的照明宽度。
下面将借助结合附图所示的实施方式再次简要说明本方法。以下示出了图1为磁共振设备主要部件的概貌图；图2为磁共振设备检查区中多个本地天线的不同位置的示例；图3为根据本方法的用本地天线获得的强度值在一坐标方向上的曲线的示例；图4为根据本方法的用本地天线获得的强度值在一坐标方向上的曲线的另一示例；图5为在磁共振概貌图像中插入本地天线位置的示例；图6为实施本方法的流程的示意图。
具体实施例方式
图1示出了磁共振设备的概貌图，利用该设备可以生成人体的解剖截面图像和血管造影，还可以进行功能性检查。该磁共振设备包括线圈1至4，它们在检查空间中在轴向上产生一个近似均匀的具有高场强的基本磁场。在医疗诊断应用中，患者10的待检查身体区域位于该检查空间中。对该检查空间配置了一个用于同样在基本磁场方向上产生独立的附加磁场的梯度线圈系统。作为梯度磁场，这些附加磁场在按照右旋坐标系统11的方向x、y和z上具有相互垂直的磁场梯度。图1中为清楚起见仅示出了梯度线圈5和6，它们是一对相对设置的、相同类型的梯度线圈，用于产生x方向的梯度。相同类型的、在这里未示出的用于产生y方向梯度场的梯度线圈与患者10平行，位于其上部和下部。用于产生z方向梯度场的梯度线圈与患者10的长轴成直角，并位于头部或脚部。
该磁共振设备还包括一用于产生和接收磁共振信号的高频天线7，其作为整体天线在接收的情况下在检查空间中具有均匀的灵敏度。此外，还有本地天线8a和8b，它们在这里被设计为天线阵列的一部分，用于检查脊柱。由虚线9包围的线圈1至4、梯度线圈系统以及高频天线描述了真正的检查装置，该装置必须尽可能没有干扰信号，并用高频屏蔽包围起来。虚线9象征性地表示了该高频屏蔽。
该磁共振设备的其它部件设置于该高频屏蔽9之外。为了驱动磁线圈1至4，设置了直流网络部件20。梯度电源22为梯度线圈系统提供建立和取消梯度场时所需的电流。该梯度电源22和梯度线圈系统一起构成了磁共振设备的梯度系统。高频天线7通过发射-接收分向滤波器24与用于产生信号和接收信号的高频装置26相连。该高频装置26包括接收放大器28和高频发射器30。本地天线8a、8b直接与该高频装置26的分立的接收信道相连。控制计算机32控制磁共振设备的运行，在该计算机上还可能通过一个这里未示出的图像计算机与显示器34相连。控制计算机32还产生分别用Gx、Gy和Gz表示的梯度场的额定值。在该控制计算机32上还运行下面将描述的定位方法。
图2示出了在磁共振设备检查空间中在患者10身体处设置多个如图1所示的本地天线8a至8g的例子。此处，本地天线8a至8g设置在梯度线圈的测量区域(FOV)内，该测量区域用附图标记12表示。患者10躺在患者床13上，并在安装了本地天线8a至8g之后，随患者床13一起被移入测量区域12。在对测量区域12内的患者10定位之后，通过由用于发射磁共振信号的整体天线7发射相应的高频脉冲来激励人体10。激励之后，由连接在磁共振设备上的各本地天线8a至8g接收人体发射的信号，该信号用梯度线圈产生的梯度磁场在三个坐标方向上进行位置编码。此时，分别沿磁共振设备x、y和z轴接收一行原始数据行。所有空间天线同时进行接收。位置编码不需要强行在x、y或z方向上进行，而是可以通过适当地控制梯度场而在任意空间方向上进行。由于在这里所注意的情况下该位置编码反映在磁共振信号的频谱中，因此对接收的磁共振信号进行傅立叶变换，以便获得沿坐标轴的经过相应的位置分辨的强度值。经过傅立叶变换后，每行接收数据示出了对象在用各本地天线的线圈特性或接收特性所折叠(falten)的x、y或z方向上的投影。
图3示例性地示出了由本地天线8f接收的磁共振信号沿z方向的强度值曲线。与此相比，图4示出了由本地天线8a获得的在相同坐标方向上的强度值或沿z轴的强度值曲线。
在本方法中，对每个所确定的强度值曲线均用一个函数拟合，该函数的形状与相对应的本地天线的接收特性的一致，或至少是近似地匹配。为此，在上述情况下采用了可以很好地匹配该接收特性的高斯函数14。通过函数14对坐标方向上的各强度值曲线的拟合，就象在图3和图4中对于两个天线所示出的那样，将高斯拟合函数14的重心15用作天线在各坐标轴上的位置，从而可以获得各天线在各坐标方向上的位置。在上述示例中，对所有三个正交的空间方向和所有有关的本地天线8a至8g均这样实施。通过这种方式，可以精确地获得在检查空间中各天线8a至8g的空间位置。此外，确定强度值曲线中的各高斯拟合特性14的半值宽度16，并从中推导出各天线在各坐标方向上的照明宽度。然后可以将这些天线的位置插入概貌图像，也就是对患者10的待检查身体区域的概貌摄影中，就象图5中示例性示出的那样，图5的上半部分示出了一个在测量空间12中的截面的俯视图。该图中，可以辨认出患者身体10以及在其位置处所测得的本地天线8b、8c、8d、8f和8g。在图5下半部分所示的与其垂直方向的截面图像中，可从另一视角观察到相同的天线。
最后，图6再次概略性地总结了本方法的原理方法流程，其中，通过相应的本地线圈在一坐标方向上接收编码的磁共振信号，并将其转换为经过位置分辨的强度值。通过用近似于天线灵敏度特性的函数拟合沿该坐标轴的所确定出的强度值曲线，可以通过该拟合函数最大值的位置计算出各本地天线的位置。或者，这里可以用一个具有均匀灵敏度特性的天线同时接收相同的磁共振信号，并将其换算为相应的强度值。接着，可以在用均匀天线获得的强度值上对用本地天线获得的强度值进行标准化，以便获得标准化的强度曲线，该曲线与位于检查空间中的身体形状和身体物质无关。然后用该标准化的强度曲线进行曲线拟合。
在实施了在期望的坐标方向上对期望的本地天线的位置确定之后，将显示相应的本地天线在待检查身体的磁共振概貌图像中的位置和可能的照明宽度。借助该显示，使用者可以为接着进行的测量选择适当的线圈，以获得最高的信噪比和最少的虚影。
权利要求
1.一种用于确定磁共振设备检查区中至少一个本地天线(8a-8g)的位置的方法，其中，由至少一个本地天线(8a-8g)接收位于检查区中的身体(10)所反射的、至少在一个坐标方向上位置编码的磁共振信号，由该接收的磁共振信号生成在该坐标方向上经过位置分辨的强度值，并由该必要时进行再处理的强度值曲线沿该坐标方向确定所述本地天线(8a-8g)在该坐标方向的位置，其特征在于，对所述本地天线(8a-8g)的位置的确定是通过用函数(14)拟合所述强度值曲线实现的，该函数(14)至少近似于所述本地天线(8a-8g)的灵敏度特性的形状，并且将该拟合函数(14)最大值的位置作为所述本地天线(8a-8g)的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述函数(14)的拟合只在所述强度值曲线的最大值范围内进行。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对所述位置的确定是至少在两个坐标方向上进行的。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，采用高斯函数作为所述函数(14)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，确定所述拟合函数(14)的宽度(16)，并从中推导出所述本地天线(8a-8g)的灵敏度特性宽度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，由一具有均匀接收特性的天线(7)同时接收所述磁共振信号，并由此生成在坐标方向上经过位置分辨的强度值，将由所述本地天线(8a-8g)获得的所述强度值在该具有均匀接收特性天线(7)的在相同坐标上的相应的强度值上进行标准化，以及将所述函数(14)沿所述坐标方向与该标准化强度值曲线进行拟合。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，由多个设置于检查区中的本地天线(8a-8g)同时接收所述磁共振信号，并从中对每个本地天线(8a-8g)生成坐标方向上经过位置分辨的强度值，其中，通过用函数(14)拟合该强度值曲线，独立地确定每个本地天线(8a-8g)的位置。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，将至少一个所述本地天线(8a-8g)的位置和可能的灵敏度特性宽度插入所述身体(10)的磁共振概貌图像中。
全文摘要
本发明涉及一种用于确定磁共振设备检查区中至少一个本地天线(8a－8g)的位置的方法，其中，由至少一个本地天线(8a－8g)接收位于检查区中的身体(10)所反射的、至少在一个坐标方向上位置编码的磁共振信号，并由此生成在该坐标方向上位置分辨的强度值，由该必要时进行再处理的强度值曲线沿该坐标方向确定所述本地天线(8a－8g)在该坐标方向的位置，本方法的特征在于，所述位置的确定是通过用函数(14)拟合所述强度值曲线实现的，其中，将该拟合函数(14)最大值的位置作为所述本地天线(8a－8g)的位置。本方法精确地实现了对本地天线的位置确定，并对干扰不敏感。
文档编号G01R33/3415GK1439889SQ03106328
公开日2003年9月3日 申请日期2003年2月24日 优先权日2002年2月22日
发明者海科·迈耶, 汪坚敏 申请人:西门子公司