专利名称：失真校正的磁共振测量和磁共振设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种借助失真校正算法在磁共振设备上进行失真校正的磁共振检查的方法，该失真校正算法的系数用于描述在测量中采用的磁场。
本发明还涉及一种用于实施该方法的磁共振设备。
背景技术：
磁共振技术是一种用于获得检查对象身体内部图像的公知技术。为此，由高频系统将高频信号入射到检查对象体内，使检查对象发射磁共振信号。为了由磁共振信号产生磁共振图像，需要产生位置编码的磁共振信号。也就是说，磁共振信号包含关于在检查对象体内产生磁共振信号的地点的信息。位置编码借助梯度磁场进行，梯度磁场由梯度系统产生，并与基本磁场系统产生的稳定基本磁场叠加。
将磁共振信号与相应的图像点进行唯一对应的先决条件是基本磁场和梯度磁场高度均匀。如果在磁共振设备的成像空间内存在不均匀的磁场，则将导致磁共振图像的几何失真。
无失真及与位置完全一致的成像在许多应用中是很重要的，例如在为了计划对肿瘤进行放射治疗及准备或实施外科手术而使用磁共振图像时。
作为改进基本磁场均匀性的措施，公知一种所谓的有效补偿(shim)装置。为此采用补偿脉冲，其在以直流电相应驱动时使基本磁场均匀。对此如DE19511791C1所公开的那样，可以用球函数级数展开的系数来描述成像空间内的基本磁场。在此，补偿线圈一般是这样设置的，其主要是根据一个系数来补偿特定的非均匀磁场分量。在梯度磁场中不采用相应的校正措施。
为了校正失真，例如在DE19829850C2中提出了一种用于从非均匀磁场的磁共振信号中构造检查对象的平面截面图像的方法。在此，磁共振设备具有公知的非均匀主磁场，必要时还具有公知的非线性梯度磁场。在该方法的第一步骤中，借助多层激励产生原始图像元素。其中，原始图像元素来自原始立体元素产生的磁共振信号。原始立体元素设置在检查对象内多个相邻的、连续排列的弯曲断层中。在第二步骤中，确定原始图像元素的空间位置，并在第三步骤中产生平面的截面图像。图像元素表示位于弯曲断层内的平面断层的立体元素。这些图像元素由设置在各图像元素周围的原始图像元素产生(3D再现)。
DE10028560C2描述了一种利用由展开方法(Entwicklungsverfahren)而精确可知的系数进行3D校正的方法。在此，采用基本和/或梯度磁场的球函数级数展开的系数，其中该系数在产生磁场的基本磁场磁铁系统和/或梯度系统的展开方法下获得。
在所描述的用于失真校正的方法中存在这样的问题，即在校正位于检查区域边缘的图像元素时，通常无法进行完全的校正，因为校正所需的图像信息位于被拍摄的检查区域之外。相应的，在该校正之后在这样的图像元素中没有信号强度，并且图像元素在磁共振图像中显示为黑色。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种用于实施经过失真校正的磁共振检查的方法，以及一种用于实施该方法的磁共振设备，其中经过失真校正的磁共振图像尽可能不包含不能借助失真校正算法校正的图像。
所述技术问题是通过一种借助失真校正算法，利用磁共振设备实施失真校正的磁共振检查的方法实现的，该失真校正算法采用描述测量中使用的磁场的系数，其中，首先选择一个检查区域，然后在引入失真校正算法和用于描述磁场的系数的情况下确定校正所需的测量区域，接着在该测量区域内进行磁共振测量，最后产生检查区域的经过失真校正的磁共振图像。在此，磁共振检查可以包括检查区域的单层或多层磁共振图像。
该方法的优点是，根据所采用的失真校正算法和所采用的用于描述磁场的系数，在测量区域内进行磁共振测量，其中该测量区域总是允许对检查区域的最佳校正。通过这种方式，可以产生经过最佳失真校正的磁共振图像。其先决条件是，通过已知的系数和校正算法，在测量检查区域之前就已经可以对所需的整个测量区域进行完全的校正。由此可以一起测量其它所需的区域，并且使使用者在测量之后获得检查区域的最佳校正的磁共振图像，该图像没有因校正而引起的黑色图像区域。
测量区域取决于检查区域的位置和大小，因为例如磁场边缘区域的失真大于磁场同心区域中的失真。此外，测量区域还取决于图像元素，也就是说取决于所期望的层厚和像素间隔。此外，所采用的具有稳定非线性的梯度系统和在测量中应用的、与基本磁场相叠加的梯度的大小都会影响测量区域。优选的，事先尽量这样校正基本磁场的非均匀性，使得该非均匀性在本方法中可以被忽略。
借助用于描述测量中采用的磁场的系数，可以在最大可用检查区域内计算梯度场的失真。失真校正算法将磁场的失真，多数情况是梯度场的失真，转换为图像元素和一个或多个测量图像元素之间的对应关系。这里，一个图像元素应理解为一个被测层的图像元素，其中该层不必是平面的。即使没有偏移校正，多数情况下也会将图像元素显示为平面的层图像。对于测量图像元素应理解为一个被测的立体元素，其位于有用检查区域中并来自属于相应图像元素的磁共振信号。如果要测量一幅真正的平面图像，则必须测量构成该平面图像的所有测量图像元素。借助该对应关系可以在计划检查区域中的断层时就已经计算出所需的测量区域，并向使用者显示出来。借助该方法，使用者可以测量经过完全失真校正的图像，而不丢失边缘区域的信息。
在本方法的扩展中，在磁共振设备的显示装置上显示经过失真校正的磁共振图像。除了一般显示检查区域和待拍摄的层之外，还显示测量区域。该测量区域除检查区域之外还具有一个校正区域。这尤其对校正检查区域的边缘区域是需要的。显示测量区域的优点是，使用者自动获得有关校正方法对磁共振测量的作用的信息。
在本方法的一个特别实施方式中，为最大可用检查区域产生并存储一个对应计划，其包含检查区域中所有可能的图像元素与相应测量图像元素的对应关系。该对应计划借助校正算法和用于描述磁场的系数产生，并可随时从存储器中调用。
在本方法的一个特别快的实施方式中，借助校正算法给出的对应关系，从检查区域边界上的图像元素出发确定测量区域。这样做的优点是，不需要大量位于检查区域内的图像元素并由此也无需附加的测量图像元素来确定测量区域。相应的，测量区域的计算也快得多。相应的，可以为每次测量重新进行计算，也不必事先针对整个检查区域产生对应计划。
在特别能向使用者提供信息的实施方式中，失真校正的磁共振检查的测量时间与没有失真校正的测量时间相比较地显示在磁共振设备的用户界面上。这样做的优点是，使用者可以了解本方法对测量的作用。
在本方法的扩展中，使用者可以在磁共振设备中启用或不启用根据本发明的失真校正。后者的优点是，如果使用者不需要通过失真校正另外获得信息，则可以关闭失真校正，由此进行更为快速的磁共振拍摄。
第二个技术问题是通过一种用于实施上述方法的磁共振设备解决的，该设备具有用于产生基本磁场的基本磁场磁铁系统、用于产生梯度场的梯度系统、用于存储系数的控制系统以及用于显示测量信息的用户界面。
下面借助图1至5解释本发明的多个实施例。其中示出了图1是用于说明实施失真校正的磁共振检查方法的示例流程图，图2是用于说明确定测量空间的示例流程图，图3是用于实施本方法的磁共振设备的示意图，图4是用于测量多层磁共振图像的检查和测量区域的示意图，图5是用于测量二维单层磁共振图像的检查区域、测量区域和临界区域的示意图。
具体实施例方式
图1示出根据本发明的用于实施失真校正的磁共振检查的方法的示例流程。在患者登记、躺下并送入磁共振设备1之后，通常进行定位测量3。定位测量3为操作者提供患者在磁共振设备中的大致状态，定位测量在多数情况下具有较低的分辨率。借助定位测量3来确定检查区域5。检查区域是感兴趣区域，即用于解决临床诊断问题所需的区域。
接下来进行测量空间的计算7。输入参数是检查区域、采用的失真校正算法9以及采用的用于描述测量中使用的磁场的系数11。例如，利用系数11和失真校正算法9计算磁场的失真场，多数情况下是梯度场的失真场。失真场给出一个对应计划，即可以通过磁共振设备的拍摄区域中的哪些测量图像元素来产生检查区域中的哪些图像元素。一项用于产生这种进行3D失真校正的失真场的措施例如描述在开始所提到的文献DE19829850C2中。
一般来说，测量区域大于所期望的检查区域，因为由于磁场的非均匀性，所测量的图像元素并未与平面磁共振图相对应。相反，磁场图像形成为三维图像。
为了能产生一幅平面单层磁共振图像，或多幅相互并列的平面多层磁共振图像，必须将来自不同的测得的测量图像元素的所需图像元素进行加权组合。该组合例如保持在失真场中。不管失真场的大小如何，这样做的优点是一次性计算和存储失真场，从而在实施磁共振检查时快速提供信息。或者，还可以每次都从各有关检查区域中重新计算独立的失真场。有时可以通过仅产生边界区域的失真场来加速计算。整个检查空间的失真场需要很大的存储空间，而失真场的每次新计算需要很大的计算量。
只要确定了测量区域，就在磁共振设备的显示器上显示13测量区域。可以例如除了检查区域之外还显示测量区域。此外还可以在检查区域中标示例如临界区域。临界区域在此理解为未被足够测量和显示、不进行失真校正的区域。此外还例如显示所需的测量时间。借助这些附加信息，操作者可以决定是否希望实施失真校正的磁共振检查。如果希望，则接着在测量区域中进行磁共振测量15。
接着，借助失真校正算法9、系数11或所计算的失真场进行磁共振测量的失真校正17。最后显示19经过失真校正的磁共振图像。
进行失真校正的测量导致测量时间的延长。因此，操作者必须在图像质量和测量时间之间进行权衡。借助用户界面上合适的用户引导，操作者可以获得这一情况的提示，并能在寻找最佳磁共振检查时、即寻找测量时间和图像质量之间的折衷时获得帮助。
下面的实施是可以考虑的在第一版本中，操作者可以获得可视信息，如图1所示。也就是说，在断层分离模型中，在由操作者标示的期望检查区域周围标示出另一个区域，即测量区域。这可以例如通过虚线或阴影面实现。
在另一版本中，在后台计算所需的测量区域，也就是算法自动计算所需的测量区域，并将该测量区域集成到磁共振检查中。使用者只有在启用自动失真校正并且没有获得黑色图像区域时才能识别出来。
在另一版本中，使用者可以选择是否希望在感兴趣检查区域上测量其它层。但是，磁共振设备自动调整所有相关参数，而无需显式地显示断层。这样做的优点是，使用者不会被这种技术上的附加信息弄混。
在另一版本中，使用者可以给定测量时间的最大延长量，磁共振设备计算相应的最佳磁共振测量，该磁共振测量又定义了可用于在最大容许的测量持续时间中对检查区域进行最佳失真校正的测量区域。
图2示出用于说明确定测量区域的示例流程图。在第一步骤中，读出21所采用的梯度磁场和基本磁场。接着确定23检查区域边界的坐标。例如确定位于检查区域23的最外边界上的像素。
对每个图像元素都借助失真场进行分析25。例如可以在3个空间方向X、Y和Z上确定位于检查区域之外的测量图像元素对边界图像元素的贡献。借助分析25确定所需的最大测量区域27。然后，作为磁共振测量的测量区域的范围，例如给出具有校正区域的检查区域。为了能简单实现梯度磁场，将校正区域尽可能对称地设置在检查区域周围。如果例如每个空间方向上的一个边角图像元素还需要3个测量图像元素，则检查区域在全部三个空间方向上扩展3个测量图像元素。
图3示出用于实施根据本发明方法的磁共振设备31。磁共振设备31具有基本磁场磁铁33和梯度线圈系统35。在有用区域37内，即最大可用检查区域内优化基本磁场的均匀性。在磁共振检查中，对基本磁场叠加非线性梯度磁场。
非线性梯度场导致检查区域中的磁场畸变。相应的，在图像元素和测量图像元素之间产生了差异。使用者倾向于平面的单层或多层磁共振图像。但由于非均匀性，在3个空间方向上存在失真。由此，未经过失真校正的测量的图像元素不形成平面断层。
在图3中示出选择的六面体形状的检查区域39。该区域具有3×3×4个图像元素。为了能显示最前面断层43的边角图像元素41，还需要测量图像元素45A、45B。相应的，在失真校正的测量中，测量区域在每个空间方向上围绕检查区域39再扩展两个像素。
在显示器47上示意性地以围绕检查区域39’的虚线显示测量区域。图4以放大图的形式示出显示器47上的可能的显示，其中检查区域39被测量区域49包围。
图5示出用于在磁共振设备31的显示器47上计划二维磁共振图像的示意图。从中可看出包含所选择的检查区域39A的最大有用区域37的一部分。借助失真场对那些由于磁场畸变而在没有校正的情况下就不能最佳显示的边界像素进行阴影标记。只有中心区域51才能在没有失真校正的情况下显示为无畸变的平面。
另外，在检查区域39A四周还标示出两行测量图像元素53，它们使得可以失真校正地测量所标记的边界图像元素55。
此外，在图像文本区域57中给出显示类型(对单层测量是二维的)以及未经校正的测量的测量时间T和经过校正的测量的测量时间TK。
权利要求
1.一种借助失真校正算法(9)、利用磁共振设备(31)实施失真校正的磁共振检查的方法，该失真校正算法(9)采用描述测量中使用的磁场的系数(11)，具有下列方法步骤-选择检查区域(39，39’，39A)，-在引入失真校正算法(9)和用于描述磁场的系数(11)的条件下确定校正所需的测量区域(27，49)，-在该测量区域(27，49)内进行磁共振测量，-产生所述检查区域(39，39’，39A)的经过失真校正的磁共振图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述经过失真校正的磁共振图像显示在磁共振设备(31)的显示器(47)上。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述测量区域(27，49)除了检查区域之外还包括一个校正区域。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述校正区域尤其用于校正所述检查区域(39，39’，39A)的边界区域。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，除了所选择的检查区域(39，39’，39A)之外，还在磁共振设备(31)的用户界面上显示所述测量区域(27，49)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述失真校正算法(9)确定位于磁共振测量的测量区域(27，49)中的测量图像元素(45A，45B，53)与磁共振图像的图像元素(41，55)之间的对应关系。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，为最大可用检查区域(39，39’，39A)产生并存储一个对应计划，该计划包含所述检查区域(39，39’，39A)中所有可能的图像元素(41，55)与相应的测量图像元素(45A，45B，53)的对应关系。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，借助所述失真校正算法(9)给出的对应关系，从检查区域(39，39’，39A)、尤其是检查区域(39，39’，39A)边界上的图像元素(41，55)出发确定所述测量区域(27，49)。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述失真校正算法(9)从加权组合的测量图像元素(45A，45B，53)产生图像元素(41，55)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述系数(11)是在一种产生磁场的系统的展开和/或制造方法下获得的。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，将失真校正的磁共振检查的测量时间(TK)和/或由于失真校正而导致的测量时间延长显示在磁共振设备的用户界面(47)上。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述失真校正的磁共振检查的实施可在磁共振设备(31)中启用和不启用。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述磁共振检查包括对检查区域(39，39’，39A)的单层或多层拍摄。
14.一种用于实施根据权利要求1至13中任一项所述方法的磁共振设备(31)，其具有用于产生基本磁场的基本场磁系统(33)、用于产生梯度场的梯度系统(35)、用于存储系数(11)的控制系统以及用于显示测量信息的用户界面(47)。
全文摘要
本发明涉及利用磁共振设备(31)和失真校正算法(9)进行失真校正的磁共振检查方法和实施该方法的磁共振设备。该算法采用描述测量使用磁场的系数(11)。在选择检查区域(39，39’，39A)之后，利用失真校正算法(9)和描述磁场的系数(11)来确定校正所需的测量区域(27，49)。在该测量区域内(27，49)进行磁共振测量。借助失真校正算法产生检查区域(39，39’，39A)的失真校正的磁共振图像。在磁共振设备(31)显示器(47)上可以显示检查区域(39，39’，39A)和测量区域(27，49)及测量时间(T，T
文档编号G01R33/565GK1580808SQ200410056679
公开日2005年2月16日 申请日期2004年8月12日 优先权日2003年8月13日
发明者瓦勒·坎达, 罗伯特·克里格, 奥利弗·施雷克 申请人:西门子公司