将磁共振测量方案与检查对象匹配的方法

专利名称：将磁共振测量方案与检查对象匹配的方法
技术领域：
本发明涉及一种借助磁共振定位测量使磁共振测量方案(Protokoll)与检查对象匹配的方法。
背景技术：
磁共振技术(MR技术)是公知技术，例如用于借助磁共振信号获得活体检查对象体内的断层造影图像。为了实施磁共振检查，基本磁场磁铁产生稳定的、相对均匀的基本磁场。在拍摄可预先给定的对象断层的磁共振图像即所谓的断层拍摄时，在基本磁场上叠加由梯度线圈产生的、快速通断的梯度磁场。通过适当选择梯度磁场，可以对检查对象内的断层进行拍摄，并获得空间分辨率所需的磁共振信号的位置编码。其中，一般在断层方向、读出方向和相位编码方向之间进行区分，这些方向分别两两互相垂直。
MR检查多数根据所谓的磁共振测量方案进行，该磁共振测量方案检查成像磁共振序列的变化过程。为了在磁共振序列内产生断层照片，用高频发射天线将高频脉冲辐射到检查对象内以触发磁共振信号。该磁共振信号由高频接收天线接收。根据所接收的磁共振信号产生检查对象的感兴趣身体区域的一个或多个预先给定位置和方向的断层的断层照片。
MR图像的再现以所测量数据的唯一位置编码为前提。为了进行位置编码，必须预先给定图像场或测量场(视场FOV)的大小，以采集感兴趣的区域。通常，接收天线的灵敏区域大于所涉及的检查对象的FOV。为了进行成功的检查，需要相应地将FOV与对象大小进行有针对性的匹配。这种匹配包括例如定位断层拍摄和确定其大小，以及大多相互平行拍摄的断层的数量。这种匹配必须考虑相位编码，否则就会出现不唯一的信号编码，其将导致在再现的MR图像中出现褶皱。
尽可能好地将FOV和相位编码与感兴趣区域匹配是值得期待的，因为FOV和空间分辨率相互关联。但是，恰好在倾斜的截面引导(Schnittfuehrung)、即在断层的MR拍摄时，所述截面引导的正常方向不是与基本磁场或身体主轴的正交空间方向一致，因此难以估计所需的、使磁共振图像中不出现或只出现一个可预先给定度量的褶皱FOV匹配。
因此，大多进行多维磁共振定位测量，其例如由在待拍摄的断层拍摄平面中以及两个与前者垂直、且相互之间也垂直的平面中的粗辨率的MR拍摄组成。借助磁共振定位测量，由进行检查的MR设备的操作者手动匹配磁共振测量方案，其中，例如输入FOV的位置和大小以及断层数。这必须对每个测量方案重新进行，并需要丰富的经验和大量时间。
作为匹配的出发点，通常在磁共振测量方案中例如预先定义一个固定设置的断层数。该断层数与一个普通患者的平均身体体积对应。但是，患者的体积或轮廓可能非常不同，而且在患者特别胖或特别瘦时，磁共振操作者必须借助定位测量类似于该患者体积或患者轮廓来增加或减少断层数。在操作者无经验时，这得花费大量宝贵的测量时间并严重干扰工作进程。
此外，可以手动调换相位编码方向和读出方向，以便优化测量方案并最小化褶皱。在此，在二维测量场的短轴方向上选择相位编码方向。有时，在激励脉冲序列内接通附加的饱和脉冲，以便在MR图像中减少来自例如以褶皱形式的所谓饱和区域中的不期望信号分量。所有这些措施都手动地通过设备操作者输入，并需要很大的褶皱度量。

发明内容
本发明要解决的技术问题在于，简化和加快磁共振测量方案的实施。
根据本发明，该技术问题是通过一种用于借助检查对象的多维磁共振定位测量的测量数据，将磁共振测量方案与检查对象匹配的方法解决的，其中，首先进行该磁共振定位测量并拍摄所属的测量数据，然后处理该测量数据，并获得几何参数用于描述检查对象在每个测量维中的最大伸展，以及其中将该磁共振测量方案与该几何参数匹配。
在磁共振测量方案中，综合了定义检查的磁共振测量的所有设置、参数和数值，该检查可以通过调用磁共振测量方案启动。磁共振测量方案可以例如包括FOV，其描述检查对象的、应当在磁共振测量中拍摄的感兴趣区域。FOV例如通过断层大小、即作为断层拍摄基础的区域的长度、宽度和厚度，以及通过相互平行的断层的数量来确定。此外，在磁共振测量方案中，确定例如相位在相位编码方向中的变化和相位编码方向本身。
磁共振测量借助MR设备进行。检查对象例如是待检查的患者或待检查患者的一部分身体。将患者送入MR设备的灵敏区中进行检查。借助磁共振定位测量可以在该MR设备的灵敏区中确定检查对象的位置，其中所述灵敏区大部分设置在均匀磁场区域中。
为了快速进行磁共振定位测量，优选的是，与接着为检查而进行的更为精确的磁共振拍摄相比，该磁共振定位测量具有较低的分辨率。此外，还具有优点的是，一方面磁共振定位测量包括在一个平面内的多次断层拍摄，另一方面，在磁共振定位测量中拍摄多个在其校准时用磁共振测量方案进行相互调整的平面。
通过这种方式，可以在多维中识别在MR设备中的检查对象，例如在二维中的断层测量或在三维中为3D测量而测量一个平行断层的序列。
磁共振定位测量的测量数据对应于磁共振测量的一般信号强度分布，只是例如分辨率相应较低，以及由此该磁共振定位测量的像素结构更粗，也就是各像素的测量强度导致体素更大。
接着，自动处理该测量数据并计算几何参数。这些参数例如描述检查对象在一个测量维中的伸展。然后，将磁共振测量方案与该几何参数匹配，也就是将FOV和相位编码匹配。
根据本发明的方法的一个优点在于，磁共振测量方案自动与待检查身体部分随患者变化的测量匹配。不再需要手动进行匹配，从而可以例如借助磁共振测量方案自动在实施定位测量之后启动磁共振测量。其具有以下优点，即在自动匹配之后提供了由操作者进行检查和可能情况下校正的可能性。
另一个优点在于，匹配磁共振测量方案比手动匹配更快，由此显著简化和加快了磁共振检查的工作进程。这使得患者在MR设备中的平均停留时间被缩短。
在本方法的一个特别有利的实施方式中，在处理测量数据时在一维中确定测量数据的至少一个边界点，该边界点将各维中的磁共振定位测量分为两个区域，在这两个区域中，一个基本上不包括具有检查对象的信号分量的测量数据点，另一个基本上包括具有检查对象的信号分量的所有测量数据点。处理测量数据可以例如借助测量数据的信号分布进行。例如，可以对多行测量数据累加信号分量，并处理累加的信号。该实施方式的一个优点在于，确定一个边界点，通过该边界点例如检查区域在一维中的边界变化，并且该边界点可以直接作为几何参数纳入磁共振测量方案中。
在本方法的另一方式中，计算两个在一维中确定的边界点的距离作为涉及对象的参数。这样，在磁共振测量方案中设置检查区域可以例如利用一个边界点或一个对应于该边界点的边界坐标，以及两个在该维中确定的边界点的距离进行。
在另一方式中，借助一个利用边界点计算的与对象相关的同心设置磁共振测量方案中的检查区域。这具有以下优点，即磁共振测量方案的该同心与检查对象在磁共振设备中的位置匹配，这样例如可以从涉及对象的同心出发进行图像处理。
在本方法的一个优选实施方式中，为了防止引起褶皱的信号分量，将相位编码持续到超过在该维中确定的边界点。这具有以下优点，即自动防止在磁共振拍摄中的褶皱效应，而操作者无需事先设置相位编码。
在另一实施方式中，为了防止干扰信号分量，借助边界点定义饱和区域并对其定位。这具有以下优点，即在磁共振测量方案中自动定义通常在磁共振测量方案时采用的饱和区域，该饱和区域的位置与边界点匹配，并由此也与检查区域匹配。这简化和加快了在磁共振测量方案中对饱和区域的应用。
在一个特别优选的实施方式中，在引入可调整的层厚的条件下，借助几何参数计算在磁共振测量方案中待实施的断层拍摄数。特别的，这可以借助两个边界点的距离和由此定义的检查区域进行。
在一个优选的实施方式中，在调用另一个磁共振测量方案时采纳所计算的参数。这具有以下优点，即对于多次属于不同磁共振测量方案的磁共振测量只需进行一次磁共振定位测量。相应节省了时间。


下面借助附图1至7说明本发明的多种实施方式。其中，示出了图1是用于说明本方法的流程图，图2是具有在3个正交方向上的3次磁共振拍摄的示例性磁共振定位测量，图3说明根据图1的磁共振定位测量方法的例子的一示例过程，图4是用于在图1的磁共振定位测量中确定边界点的示例过程，图5是借助图1的磁共振定位测量匹配的检查区域，图6说明借助图1的磁共振定位测量计算同心和待实施的断层拍摄数，以及饱和区域的应用，图7是一磁共振测量方案中可能的几何参数表。
具体实施例方式
图1示出了用于说明本发明方法的流程图。用MR设备M1检查患者。本方法的可能应用领域除其它之外用于腹部检查、肩部检查、膝部检查、心脏检查、脊柱检查、颈部检查和头部检查，尤其是对儿童进行检查。在患者平躺和被送入MR设备M1的灵敏区之后，进行多维磁共振定位测量。获得测量数据M2，其借助于可以集成在MR设备M1中的处理和控制软件中的软件M3进行分析处理。计算几何参数M4，其描述检查对象在每个测量维中的最大伸展。磁共振测量方案M5与该几何参数M4匹配。利用匹配的磁共振测量方案M5进行相应的检查，其中，在检验步骤M6中，可以验证和修改磁共振测量方案M5。
下面针对腹部检查的例子说明本方法，磁共振定位测量以腹部检查为基础。优选的，在磁共振定位测量中进行的MR拍摄在其校准时与衔接磁共振方案的MR测量匹配。
图2示意性地示出一个3维磁共振定位测量的结果，其具有在3个正交截面方向上以256×256像素的较低分辨率测量的MR照片。在每个与截面方向对应的断层平面上，测量3个相互平行的MR照片，其中，分别在图1的一个示例性的具有3个窗口的显示屏上显示中间的MR照片。这样，窗口A显示腹部横截面断层照片1M，窗口B显示冠状的腹部断层照片3M，窗口C显示径向腹部断层照片5M。
此外，在每个MR照片中，标示了另外两个与所示断层平面正交的MR照片的定向。例如在窗口A中，识别多个根据所示X-Y-Z坐标系在X方向变化的直线，这些直线表示前面的冠状断层照片3V、中间的冠状断层照片3M和后面的断层照片3H。在Y方向上的垂直直线标记出左侧径向断层照片5L、中间径向断层照片5M和右侧径向断层照片5R的位置。这些磁共振照片的定位相应地显示在窗口B和C中。在此，在窗口B和C中，也可以看到上面的横截面断层照片10、中间的横截面断层照片1M和下面的横截面断层照片1U。
测量和成像主要是对磁共振设备的整个灵敏区域进行，该区域例如通过所采用的接收天线确定。在示例性示出的断层照片1M、3M和5M中可识别检查对象U。
在MR照片的可能显示方式中，明亮地显示具有高质子密度的区域，例如水或脂肪组织，它们发射强烈的磁共振信号，并因此具有较高的信号强度。相应的，检查对象U根据体内的质子浓度具有不同的灰度级。环绕检查对象U周围的空间7基本上不产生信号，通常在磁共振照片中显示为黑色。为简略起见，在图2中只示意性地用线条再现检查对象U内的结构，而未使用用于显示信号强度、以标明例如没有信号的空间7的灰色色调。
图3说明在本方法中借助图2的磁共振定位测量的边界点功能。为了确定边界点，采用磁共振定位测量的测量数据。为简略起见，不再显示用于标明正交MR照片的直线。代替的是，在图像边缘显示MR照片1M、3M、5M的像素结构，其分别包括256×256像素。
识别边界点11L、11R、13V、13H，它们分别与一个在一维中给出检查对象U最大伸展的像素对应。边界点11L...13H的边界坐标L0、R0、V0、H0在各维中标示在照片边界上。
例如，边界点11L、11R、13V、13H中的一个可以借助断层照片1M、3M、5M的细分确定到具有信号和没有信号的区域中。为此，标示一条垂直线，其通过边界点11L并相应通过边界坐标L0变化。在该直线和MR照片的左侧边界之间，没有具有强度分量的像素，即在灵敏区的这部分中不存在检查对象U的部分。与此相反，整个检查对象U位于直线的右侧。相应的直线通过断层照片3M中的边界点11R以及断层照片5M中的边界点13V标示。
图4示出用于确定边界点11L、11R的示例性过程。为此，在Y方向上对横截面的断层照片1M的强度进行积分。图4中示出关于空间坐标X的积分强度。此外，示出通过对应于图3的点11L的直线。直线的左侧、即对于X坐标小于L0的像素，几乎未累加强度。检查对象位于像素L0和R0之间，与此对应，这些像素累加了高的强度值。对于X坐标大于R0的像素，重新在没有检查对象的区域进行积分，从而在那里的强度信号又是可忽略的。现在借助简单算法可以确定，检查对象U从何处开始以及在何处结束，即可以相应地确定边界坐标L0、R0、V0、H0。具有优点的是，考虑背景信号。
借助本身已经是用于描述检查对象U最大伸展的几何参数的边界点11L...13H，可以确定其它参数，例如边界点11L...13H中两个点之间的一维距离以及两个边界点之间的中间点。
在对磁共振定位测量的测量数据进行分析处理之后，可以匹配测量方案的检查区域。图5示意性地说明这一点。在横截面断层照片1M中，通过一个其四边通过边界点11L、11R、13V和13H延伸的矩形标示出横截面的检查区域FOVT。
为了避免褶皱，将相位编码在用箭头标出的方向ρ上超过边界点13V、13H各伸展几个百分点。这例如在“放大”检查区域FOVT、即在选择一个小于通过边界点建议的检查区域时特别有意义，以遏制例如来自相邻区域的不期望信号分量。借助几何参数可以选择最佳相位编码方向，并自动匹配相位编码的伸展。
在冠状断层照片3M中出现另一特殊情况。因为由于在Z方向上的腹部检查无法计算出边界点，因此，在Z方向上将直到一个细长边界的整个灵敏区都选择为冠状检查区域FOVK。侧面边界在通过边界点11R和11L的延长上延伸。
径向断层照片5M在Z方向上同样是一种特殊情况，但是边界点13V、13H位于标示出径向检查区域FOVS的矩形的直线上。这里也用虚线标示出相位编码方向在Y方向上的延长。
图6说明本方法的其它方面。例如在横截面的断层照片1M’中一方面标示出同心ISO1，即灵敏区的中心。此外标示出同心ISO2，其根据借助边界点11L...13H确定的检查区域FOV给出该对象的中心。由于不能总是将检查对象在磁共振设备中进行理想的定位，因此两个同心ISO1、ISO2大多不重合。
在断层照片3M’中说明了，借助边界点11L、11R的距离，用预先给定的的层厚(例如10mm)可以计算待实施的横截面断层的数量，并显示在磁共振定位测量中。检查区域FOVK在X方向上的大小与断层厚度D的整数倍匹配。
断层照片5M’说明借助由定位测量数据确定的参数饱和区域的采用。例如，在用于检查脊柱的径向断层拍摄中，通过饱和脉冲使腹部前面的区域的信号分量饱和。
为了例如在脊柱检查时遏制由于心脏和呼吸活动引起的干扰，可以例如在从边界点13V出发的预先调整中，将大小为边界点13V和13H之间距离的50％到70％的饱和区域自动建议到磁共振测量方案中。在肩部检查中，可以借助自动设置的饱和区域去掉相对肩部的拍摄区域的饱和，以遏制在成像时产生褶皱。
图7示出一参数表，其例如可以借助本方法确定并在磁共振测量方案中实现。例如，该表包含同心ISO1和ISO2的位置，它们一方面描述灵敏区的中心，另一方面描述检查区域的中心。此外，例如给出三维坐标L0、R0、V0、H0、O0、U0，以及通过宽度ΔX、ΔY、ΔZ给出的借助边界点11L，...，13H确定的检查区域FOVT、FOVK、FOVS。在X、Y和Z方向上，以百分率建议相位编码的大小。此外，例如根据确定的几何参数给出不同维中的断层数。
利用定位测量在三个断层平面中测量待检查的身体区域。所获得的测量值被处理为几何参数，并作为信息用于与测量方案匹配。这些都是自动进行的，并作为为患者定制的建议例如在弹出式菜单中用一个根据图7的表告知操作者。该操作者可以采纳、拒绝或者手动地继续处理该建议。
几何参数可以例如作为磁共振定位测量的像素，作为测量方案的测量像素或者以mm级的单位给出。可以在实施一个测量方案之后存储这些参数，并在其它新调用的测量方案中应用。该测量方案同样可以自动进行匹配，并自动启动所属的磁共振测量。中间又可以连上用于通过操作者检验或匹配磁共振测量方案的可能中间步骤。
权利要求
1.一种用于借助对检查对象(U)的多维磁共振定位测量的测量数据(M2)，将磁共振测量方案(M5)与该检查对象(U)匹配的方法，具有以下特征-进行磁共振定位测量并拍摄所属的测量数据(M2)，-处理该测量数据(M2)，并确定几何参数用于描述检查对象(U)在每个测量维中的最大伸展，-将该磁共振测量方案(M5)与这些几何参数进行匹配。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁共振定位测量与所述磁共振测量方案(M5)相比，具有较低的分辨率。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述磁共振定位测量包括多个断层拍摄(1O...5L)，这些断层拍摄在其校准时与所述磁共振测量方案中定义的检查区域(FOV)相互匹配。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，对所述测量数据(M2)借助其信号分布进行处理。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在处理所述测量数据(M2)时在一维中确定该测量数据(M2)的至少一个边界点(11L，11R，13V，13H)，该边界点在该维中将磁共振定位测量分为两个区域，在这两个区域中，一个基本上不包括具有检查对象(U)的信号分量的测量数据点，另一个则基本上包括具有检查对象(U)的信号分量的所有测量数据点。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，计算所述边界点(11L，11R，13V，13H)的相应维的边界坐标(L0，R0，V0，H0)作为与对象相关的参数。
7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，计算两个在一维中确定的边界点(11L，11R，13V，13H)的距离作为对象相关的参数。
8.如权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述检查区域(FOV)的边界通过所述边界坐标(L0，R0，V0，H0)给出。
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述检查区域(FOV)在一维中调整为所述计算的距离。
10.如权利要求5至9中任一项所述的方法，其特征在于，借助所述边界点(11L，11R，13V，13H)计算与对象相关的同心(ISO2)，尤其用于定位所述检查区域(FOV)。
11.如权利要求5至10中任一项所述的方法，其特征在于，为了防止引起褶皱的信号分量，将相位编码延伸到超过在该维相位编码中确定的边界点(11L，11R，13V，13H)。
12.如权利要求5至11中任一项所述的方法，其特征在于，为了防止干扰信号分量，借助所述边界点(11L，11R，13V，13H)定位一个饱和区域(S)。
13.如权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，借助所述几何参数、特别是借助两个边界点(11L，11R，13V，13H)的距离，和可调的层厚(D)计算在所述磁共振测量方案(M5)中待实施的断层拍摄(1O...5L)的数量。
14.如权利要求1至13中任一项所述的方法，其特征在于，在调用另一个磁共振测量方案(M5)时采纳所计算的参数。
全文摘要
本发明涉及一种用于将磁共振测量方案与检查对象匹配的方法。为了将磁共振测量方案(M5)与检查对象(U)匹配，进行磁共振定位测量。其中对拍摄的测量数据进行处理。获得几何参数用于描述该检查对象(U)在每个测量维中的最大伸展，并将该磁共振测量方案(M5)与该几何参数匹配。这加快和简化了磁共振检查的进行。
文档编号G01R33/54GK1550208SQ20041004329
公开日2004年12月1日 申请日期2004年5月17日 优先权日2003年5月16日
发明者伊尼斯·尼姆斯基, 伊尼斯 尼姆斯基 申请人:西门子公司