专利名称：使用导航回波方法且导航区域与成像区域重叠的磁共振成像的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁共振成像设备、成像方法和成像程序。
背景技术：
磁共振成像(MRI)设备是一种将包含大量氢原子的人类器官组织的图像用于医学诊断的设备。MRI设备在检查区域内部提供了额外的梯度磁场，在该检查区域中生成静态 磁场并且通过RF发送线圈将所生成的连续RF脉冲发送给位于MRI设备检查区域中作为要 被检查的对象的患者。此后，通过RF接收线圈对根据RF脉冲从患者发出的自旋共振脉冲 进行接收，并且通过重建单元对从自旋共振脉冲中获得的接收信号进行处理，以便形成对 象的图像。当人类呼吸时，器官也随着隔膜移动而移动。当使用MRI设备对随着该呼吸运动 而移动的器官成像时，甚至当获取同一个器官的图像时，成像位置每次都改变，并且这在其 重建的图像中产生模糊。为了处理该问题，已知导航回波方法，其对隔膜的运动进行检测， 将成像时间选择(timing)缩窄到满足预定条件的时间选择或者移动成像位置(例如，参见 专利文件1至3)。图10是对现有技术的导航回波方法进行说明的图。图IOA示出了使用导航区域 103对隔膜102的位置进行检测以便采集心脏101的图像的情况，其中导航区域103是细长 的激励区域。图IOB根据导航回波方法、基于从导航区域接收的信号示出了隔膜位置107 和RF脉冲序列之间的关系。如图IOB中所示，导航回波方法执行导航序列104，以在实际测量序列105之前激 励导航区域103用于要被成像的感兴趣区域。该导航序列104允许来自导航区域的信号被 接收，从而可能对隔膜的位置进行识别。那么，只有当所识别的隔膜位置落入预定的容许范围106中时，才可以通过实际 测量序列105对数据进行采集(即，在对应于图IOB中第三个导航序列的时间选择113处 不对数据进行采集)。这称为“门控模式”，并且通过将成像时间选择减小到满足预定条件 的时间选择，可能减少包括在成像数据中的位置误差。同时，可能根据在每个导航序列104中时间选择111、112和113处的隔膜位置对 成像位置进行移位。通过与起点的距离来表示隔膜位置，并且图IOB示出了为方便解释起 见在假定容许范围106的下限是起点的情况下在上述时间选择处的距离dl、d2和d3。这 被称为“跟踪模式”，其也可以减小包括在成像数据中的位置误差。[专利文件 1]U. S.专利 No. 6，076，006[专利文件 2] U. S.专利 No. 7，057，388[专利文件 3] U. S.专利 No. 7，170，289
发明内容
然而，当细长导航区域和要被成像的感兴趣区域具有互相重叠部分时，常规的导 航回波方法不可用。这是因为当导航区域和感兴趣区域具有互相重叠部分时，由于在导航 序列之前通过实际测量序列的用于激励的高频脉冲，所以削弱了从导航区域获得的信号强 度，并且改变了信号强度的空间分布。常规的导航回波方法对改变后的空间信号强度进行分析，并且作为结果，常规的 导航回波方法可能错误估计隔膜的位置，并且因此，当导航区域和成像区域不具有互相重 叠部分时，例如当通过使用所识别的隔膜位置对心脏进行成像时，通常应用常规的导航回 波方法。当用于激励的高频脉冲的激励角度小时，也应用常规的导航回波方法，如梯度回波 方法以及信号衰减对即使存在重叠区域也对重叠区域中位置估计的结果没有影响的情况 下。对隔膜错误的位置估计可能带来令人失望的结果；在门控模式中，不在所计划的成像时 间选择处进行成像并且因此可能持续过长时间，或者在不应该进行成像的时间选择上进行 成像并且因此可能造成在与感兴趣区域无关的位置处获得的图像；并且同样，在跟踪模式 中，基于错误的隔膜位置对成像位置进行移位导致在与感兴趣区域无关的位置处成像。因此，本发明的目标是一种提供MRI设备或者允许无任何这些约束进行成像的类 似设备。根据本发明的第一个方面，通过提供磁共振成像设备可以实现上述目标，该磁共 振成像设备包括磁体，其在将躺在床上要被检查的对象所载入到的检查区域中生成静态 磁场；梯度线圈，其在检查区域中生成梯度磁场；发送/接收RF线圈，其接收对象响应于发 送脉冲而发出的接收脉冲；重建部件，其使用从接收脉冲获得的测量信号对对象的图像进 行重建；以及控制部件，其对梯度线圈、发送/接收RF线圈和重建单元进行控制。控制部件 基于从第一接收脉冲获得的测量信号判决要被成像的对象的第二区域和第一区域是否具 有互相重叠的部分，其中第一接收脉冲是响应于激励第一区域以对对象的呼吸运动进行监 控的第一发送脉冲而发出的，当判决结果显示存在重叠部分时，对从第一接收脉冲获得的 测量信号进行校正，并且对重建单元进行控制，以便基于从第二接收脉冲所获得的测量信 号和从经校正的第一接收脉冲所获得的测量信号对第二区域的图像进行重建，其中，第二 接收脉冲是响应于激励第二区域的第二发送脉冲而发出的。基于以下想法实现本发明可能通过确定从导航区域所获得的信号和预定矩形脉 冲之间的相关程度对信号强度中存在/不存在前述衰减进行检测，并且通过组合对其的信 号校正来移除由信号强度衰减造成的虚信号。以这种方式，甚至例如当导航区域和要被成 像的感兴趣区域具有互相重叠部分时，也可以对隔膜的位置进行准确识别。根据本发明上述方面的优选实施例，使用从第一接收脉冲获得的测量信号和预定 的参考脉冲之间的相关程度进行判决。此外，还可以使用从第一接收脉冲获得的测量信号 单位距离的强度变化信息进行判决。根据本发明上述方面的另一个优选实施例，参考脉冲是矩形的，并且参考脉冲的 宽度几乎等于用于成像的图像切片厚度。此外，可以使用相关系数或者协方差作为指示相 关程度的指标。根据本发明上述方面的另一个优选实施例，使用线性内插进行校正，但是还可以 使用诸如二阶内插的更高阶内插。此外，在相关程度超过预定阈值的位置处或者相关程度具有最大值的更特定位置处进行校正。 此外，根据本发明的第二个方面，通过提供用于磁共振成像设备的成像方法实现 上述目标，该磁共振成像设备使用响应于发送脉冲从对象发出的接收脉冲中获得的测量信 号对要被检查的对象的图像进行重建。该方法包括判决步骤，其基于从第一接收脉冲获得 的测量信号判决要被成像的对象的第二区域和第一区域是否具有互相重叠的部分，其中， 第一接收脉冲是响应于激励第一区域以对对象的呼吸运动进行监控的第一发送脉冲而发 出的；校正步骤，当判决结果显示存在重叠部分时，其对从第一接收脉冲获得的测量信号进 行校正，以及重建步骤，其基于从第二接收脉冲获得的测量信号和从经校正的第一接收脉 冲获得的测量信号对第二区域的图像进行重建，其中，第二接收脉冲是响应于激励第二区 域的第二发送脉冲而发出的。此外，根据本发明的第三个方面，通过提供使磁共振成像设备的控制部件执行下 列步骤的程序实现上述目标，该磁共振成像设备使用响应于发送脉冲从对象发出的接收脉 冲中获得的测量信号对要被检查的对象的图像进行重建，所述步骤包括判决步骤，其基于 从第一接收脉冲获得的测量信号判决要被对象的第二区域和第一区域是否具有互相重叠 的部分，其中，第一接收脉冲是响应于激励第一区域以对对象的呼吸运动进行监控的第一 发送脉冲而发出的；校正步骤，当判决结果显示存在重叠部分时，其对从第一接收脉冲获得 的测量信号进行校正；以及重建步骤，其基于从第二接收脉冲获得的测量信号和从经校正 的第一接收脉冲获得的测量信号对第二区域的图像进行重建，其中，第二接收脉冲是响应 于激励第二区域的第二发送脉冲而发出的。
图1是示出了根据本发明的实施例的磁共振成像(MRI)设备的图；A是MRI设备 的全景视图，B是MRI设备的构造方框图；图2是图示说明根据本发明的实施例对通过控制部件10执行的处理的流程图；图3是示出了重叠判决(S20)的第一个实施例的流程图；图4是图示说明当导航区域和感兴趣区域彼此重叠时的步骤S21的情况的图；图5是图示说明步骤S22中的情况的图；图6是图示说明根据重叠判决的第一个实施例的校正的图；图7是示出了重叠判决(S20)的第二个实施例的流程图；图8是示出了重叠判决(S20)的第三个实施例的流程图；图9是图示说明当导航区域和感兴趣区域彼此重叠时的步骤S25的情况的图；图10是图示说明现有技术的导航回波方法的图；A示出了使用导航区域对隔膜的 位置进行检测的情况，导航区域是履行心脏成像的细长激励区域；B示出了根据导航回波 方法从导航区域接收的信号和RF脉冲序列之间的关系。
具体实施例方式在下文中，现在将参考附图对本发明的实施例进行解释。然而，本发明的技术范围 不限制于这些实施例，而扩展到在专利权利要求和它们的等同替代中所描述的发明内容。图1示出了根据本发明的实施例的磁共振成像(MRI)设备。图IA示出了 MRI设备的全景视图，图IB是MRI设备的构造方框图。图IA描述了将作为要被检查的对象的患者11放置在床12上并且运载到MRI设 备开口 15内的情况。使用电缆14将监视器9连接到MRI设备。图IB中的MRI设备包括静态磁场磁体1，其生成静态磁场；梯度线圈2，其生成梯 度磁场；以及RF线圈3，其将发送脉冲发送到经过开口 15运载到检查区域13内的对象11， 并且对来自对象的接收脉冲进行接收。将梯度线圈2与供电单元6相连接，通过改变流经 梯度线圈2的电流在检查区域13内的xyz空间中形成所期望的梯度磁场。这样，将脉冲发送到/接收自检查区域13内部的对象11，在检查区域13中生成有 静态磁场和梯度磁场。首先，通过发送/接收电路4连接到RF线圈3的调制部件7给出通 过发送/接收电路4发送到RF线圈3的用于基于脉冲序列生成发送脉冲的电信号。此后，通过同一个RF线圈3对作为由对象中的磁共振造成的返回脉冲的接收脉冲 进行接收，并且将从接收脉冲获得的测量信号给到通过发送/接收电路4连接到RF线圈3 的放大和解调部件5。放大和解调部件5从接收脉冲所获得的测量信号中采集相位和幅度， 并且将它们给到连接至放大和解调部件5的重建单元8。重建单元8使用诸如二维傅里叶 变换的方法对所给的相位和幅度进行处理，并且输出给连接至重建单元8的监视器9以便 显示图像。此外，MRI设备还具有控制部件10，其由CPU或者类似的用于对放大和调制部件5、 供电单元6、调制部件7和重建单元8进行控制的部件构成。该控制部件10具有CPU16和 存储器17。该存储器17不仅对稍后将要描述的参考脉冲上的信息进行存储，还对用于执行 稍后将要在图2以及后续图中描述的处理的程序进行存储以及对用于控制前述放大和解 调部件5等的程序进行存储。虽然该实施例将RF线圈3描述为作为发送/接收线圈起作用，但是这并不是想要 排除单独配置的发送线圈和接收线圈。图2是图示说明根据本发明的实施例的通过控制部件10执行的处理的流程图。该 图示出了根据常规导航回波方法在导航序列和实际测量序列之间执行的处理，并且该处理 旨在判决导航区域和感兴趣区域是否具有互相重叠部分，并且当存在重叠部分时(在下文 中，将该情况称为“重叠情况”)，对从导航区域获得的信号强度的空间分布进行校正。首先，控制部件10履行对根据常规导航回波方法执行导航序列(SlO)的控制。接 下来，控制部件10执行对进行重叠判决(S20)的控制。可以使用各种方法进行重叠判决， 并且使用图3至图9对其进行详细说明。在重叠情况下(在S20中有重叠)，控制部件10履行用于对从导航区域获得的信 号强度的空间分布进行校正(S30)的控制。还存在各种这样的校正方法并且稍后将详细描 述。在没有重叠(在S20中没有重叠)的情况下或者在步骤S30中的校正之后，控制部件 10履行用于使用常规导航回波方法执行实际测量序列(S40)的控制，并且随后基于所采集 的数据对图像进行重建，并且处理结束。图3是示出了重叠判决(S20)的第一个实施例的流程图。该重叠判决方法使用来自导航区域的测量信号和参考脉冲之间的相关程度。首先，控制部件10计算从导航区 域输入至放大和解调部件5的测量信号与存储在存储器17中的参考脉冲之间的相关程度 (S21)。
图4是图示说明当导航区域和感兴趣区域彼此重叠时步骤S21中的情况的图。在 图4中，水平轴表示距离导航区域中起点的距离，并且垂直轴表示信号强度，并且将来自导 航区域的测量信号20表示为曲线图。由于导航区域和感兴趣区域彼此重叠，从图4中清楚看出，在距离xl处存在矩形 下降，并且信号强度衰减。在右边的平滑下倾曲线示出了由于隔膜造成的信号下倾。常规 地，由于信号强度空间分布的这种变化，所以不能对实际隔膜位置进行准确估计。在该实施例中，控制部件10对具有矩形下降的参考脉冲21和测量信号20之间的 相关程度进行计算。可以使用相关系数或者协方差作为相关程度的指标。例如，可以将矩形参考脉冲XiG = Ι.,.η)和测量信号YiG = l...m)表示为距离 i的函数，并且可以基于下式计算参考脉冲每个分段[l...n]的相关系数
<formula>formula see original document page 8</formula>
其中， 分别是Xi和Yi的算术平均值。可以将Yi的算术平均值计算为参考脉 冲的分段[1. · · η]的平均值或者可以使用测量信号的分段[1. . . m]的平均值。参考脉冲21的矩形宽度优选是对于成像的切片厚度。返回图3，当步骤S21完成时，控制部件10判决是否存在所计算的相关程度超过预 定阈值的位置(S22)。这是因为如果在测量信号20中存在类似于参考脉冲中存在的矩形下 降，在下降邻近处的相关程度增加。因此，通过在步骤S21中相关程度的计算，可能判决重
叠存在/不存在。图5是图示说明步骤S22中的情况的图。该图对相关程度在距离xl之前和之后 增加的情况进行了描述。例如，稍后要被校正的部分可以是分段[x2，x3]，其为图5中所示 超过阈值的分段；或者可以是分段[xl-Ad，xl+Ad]，其对应于在相关程度成为最大的距 离xl周围的预定距离Ad。该阈值可以是预置的。返回图3，当相关程度超过预定阈值时(S22，是)，控制部件10在测量信号20上执 行校正(S30)。作为校正的示例，该实施例履行线性内插。图6是图示说明重叠判决的第一个实施例中的校正的图。在如图5所解释的那样 履行校正的分段中，可以使用例如分段两端的值实现线性内插。除了线性内插之外，可以以 各种模式实现内插。例如，如果在履行校正的分段中避免了任何低谷(猛烈的下降)，可以 使用任意阶(例如，二阶曲线)内插。返回图3，当相关程度不超过预定阈值时(S22，否)，就判决导航区域和感兴趣区 域彼此不重叠，并且不履行任何校正就执行实际测量序列(S40)。通过上面所描述的处理， 该实施例的MRI设备甚至在重叠发生时也可以以高精确度对隔膜的位置进行估计。这是因 为在校正之后，测量信号中由在导航序列之前的实际测量序列造成的高频脉冲的影响被削 弱或者消除了。图7是示出了重叠判决(S20)的第二个实施例的流程图。该重叠判决方法使用来 自导航区域的测量信号中的倾角的变化。首先，控制部件10计算来自导航区域的测量信号中的导数或者微分(S23)。一般， 可以很容易计算出邻近值之间的微分，但是还可以采用其它计算。这意味着对测量信号中的倾角进行观测。当步骤S23完成之后，控制部件10判决是否存在所计算的导数或者微分从负变化到正的任何位置(S24)。这是因为当导航区域和感兴趣区域彼此重叠时，测量信号显示衰减， 并且随后试图返回初始信号水平。因此，可以基于测量信号的倾角判决重叠的存在/不存在。当存在所计算的导数或者微分从负变化到正的位置时(S24，是)，控制部件10对 测量信号20进行校正(S30)。校正模式与在重叠判决的第一个实施例中所描述的相同。当不存在所计算的导数或者微分从负变化到正的位置时(S24，否)，就判决导航 区域和感兴趣区域彼此不重叠，并且不履行任何校正就执行实际测量序列(S40)。也可以通 过上述处理获得类似于重叠判决的第一个实施例中的那些效果的效果。图8是示出了重叠判决(S20)的第三个实施例的流程图。该重叠判决方法使用信 号强度不包括在预定范围内的分段的长度。首先，控制部件10判决在每个位置处来自导航 区域的测量信号的强度是否在预定范围内(S25)。图9是图示说明导航区域和感兴趣区域彼此重叠时的步骤S25中的情况的图。关 于测量信号20的解释与图4中相同，并且将被省略。在图9中，对预定范围22进行设置，并且基于在该位置处的强度是否在预定范围 22内将导航区域内的每个位置分类为范围内分段23和范围外分段24。在这两种分段中， 如果范围外分段24与由重叠造成的测量信号下降有关，那么该分段可以趋向于相对较短 (左侧)，并且如果范围外分段24与由隔膜造成的信号下降有关，那么该分段可以趋向于相 对较长(右侧)。返回图8，当步骤S25完成时，控制部件10判决是否存在具有预定长度或更小长度 的任何上述范围外分段(S26)。这是因为通过上述趋向，可能对重叠存在/不存在进行判 决。当存在具有预定长度或更小长度的任何上述范围外分段时(S26，是)，控制部件 10对测量信号20履行校正(S30)。校正模式与在重叠判决的第一个实施例中所描述的相 同。当不存在具有预定长度或更小长度的任何上述范围外分段时(S26，否)，就判决 导航区域和感兴趣区域彼此不重叠，并且不履行任何校正就执行实际测量序列(S40)。通过 上述处理也可以获得类似于重叠判决的第一个实施例中的那些效果的效果。如上所示，当导航区域和要被成像的感兴趣区域彼此重叠时，根据本发明实施例 的MRI设备在从导航区域获得的信号强度的空间分布上履行校正，并且因此允许甚至当重 叠出现时对隔膜的位置进行更加正确的估计。这意味着在成像区域上没有更多常规约束， 并且可能不仅在功能上对导航回波方法进行扩展，而且还充分利用跟踪模式，并且因此可 能在比门控模式更短的成像时间内进行成像而与成像位置相关的条件无关，其中，因为成 像时间选择是受限的，所以门控模式具有长成像时间。本发明的实施例使用预先存储在存储器内作为参考脉冲的矩形脉冲，但是还可以 使用除了矩形脉冲之外的其它脉冲。此外，除了静态使用预先存储在存储器内的脉冲，还可 以使用动态确定的脉冲。例如，当通过参数对参考脉冲的形状进行控制时(例如，确定矩形 宽度和/或深度的参数)，控制部件对相关程度进行计算，同时改变在实际导航回波之前的 初步扫描中的参数，并且可以因此选择最佳参数并且动态确定参考脉冲的形状。此外，控制部件在初步扫描中对来自导航区域的测量信号进行实际测量，并且可以因此根据实际测量动态确定参考脉冲。将本发明的实施例应用到导航区域和成像区域具有重叠部分的情况，并且在这里 已经解释了使用导航区域对由呼吸造成的隔膜移动进行检测的情况，但是本发明还可应用 于将导航区域设置在心脏中以便履行心脏成像的情况。可以将本发明实现为通过控制部件10中的CPU 16执行的程序，或者通过硬件实 现，或者实现为通过MRI设备执行的方法。
权利要求
一种磁共振成像设备，包括磁体，其在检查区域中生成静态磁场，其中躺在床上要被检查的对象被运载入所述检查区域；梯度线圈，其在所述检查区域中生成梯度磁场；发送/接收RF线圈，其对所述对象响应于发送脉冲而发出的接收脉冲进行接收；重建部件，其使用从所述接收脉冲获得的测量信号对所述对象的图像进行重建；以及控制部件，其对所述梯度线圈、所述发送/接收RF线圈和所述重建单元进行控制，其中，所述控制部件基于从第一接收脉冲获得的测量信号判决要被成像的所述对象的第二区域和所述第一区域是否具有互相重叠部分，其中，所述第一接收脉冲是响应于激励第一区域以对所述对象的呼吸运动进行监控的第一发送脉冲而发出的，当所述判决结果显示存在重叠部分时，对从所述第一接收脉冲获得的测量信号进行校正，并且对所述重建单元进行控制，以便基于从第二接收脉冲获得的测量信号和从经校正的第一接收脉冲获得的测量信号对所述第二区域的图像进行重建，其中，所述第二接收脉冲是响应于激励所述第二区域的第二发送脉冲而发出的。
2.如权利要求1所述的磁共振成像设备，其中，使用从所述第一接收脉冲获得的测量 信号和预定参考脉冲之间的相关程度进行所述判决。
3.如权利要求2所述的磁共振成像设备，其中，所述参考脉冲是矩形脉冲。
4.如权利要求3所述的磁共振成像设备，其中，所述参考脉冲的所述矩形的宽度基本 上等于用于成像的所述图像的切片厚度。
5.如权利要求2所述的磁共振成像设备，其中，所述相关程度是相关系数或者协方差。
6.如权利要求1所述的磁共振成像设备，其中，使用从所述第一接收脉冲获得的测量 信号的单位距离强度变化信息进行所述判决。
7.如权利要求1所述的磁共振成像设备，其中，使用线性内插进行所述校正。
8.如权利要求2所述的磁共振成像设备，其中，在所述相关程度超过预定阈值的位置 处进行所述校正。
9.如权利要求8所述的磁共振成像设备，其中，在所述相关程度成为最大的位置处进 行所述校正。
10.一种用于磁共振成像设备的成像方法，所述磁共振成像设备使用从接收脉冲获得 的测量信号对要被检查的对象的图像进行重建，其中所述接收脉冲是响应于发送脉冲而从 所述对象发出的，所述方法包括判决步骤，其基于从第一接收脉冲获得的测量信号判决要被成像的所述对象的第二区 域和所述第一区域是否具有互相重叠的部分，其中，所述第一接收脉冲是响应于激励所述 第一区域以对所述对象的呼吸运动进行监控的第一发送脉冲而发出的；校正步骤，当所述判决结果显示存在重叠部分时，其对从所述第一接收脉冲获得的测 量信号进行校正；以及重建步骤，其基于从第二接收脉冲获得的测量信号和从经校正的第一接收脉冲获得的 测量信号对所述第二区域的图像进行重建，其中所述第二接收脉冲是响应于激励所述第二 区域的第二发送脉冲而发出的。
11. 一种用于使得磁共振成像设备的控制部件履行下列步骤的程序，其中所述磁共振 成像设备使用从接收脉冲获得的测量信号对要被检查的对象的图像进行重建，所述接收脉 冲是响应于发送脉冲而从所述对象发出的，所述步骤包括判决步骤，其基于从第一接收脉冲获得的测量信号判决要被成像的所述对象的第二区 域和所述第一区域是否具有互相重叠的部分，其中，所述第一接收脉冲是响应于激励所述 第一区域以对所述对象的呼吸运动进行监控的第一发送脉冲而发出的；校正步骤，当所述判决结果显示存在重叠部分时，其对从所述第一接收脉冲获得的测 量信号进行校正；以及重建步骤，其基于从第二接收脉冲获得的测量信号和从经校正的第一接收脉冲获得的 测量信号对所述第二区域的图像进行重建，其中所述第二接收脉冲是响应于激励所述第二 区域的第二发送脉冲而发出的。
全文摘要
本发明的目标是提供一种即使当细长导航区域与要被成像的感兴趣区域具有互相重叠部分时也可用的导航回波方法。MRI设备的控制部件基于从第一接收脉冲获得的测量信号判决要被成像的对象的第二区域和第一区域是否具有互相重叠的部分，其中所述第一接收脉冲是响应于激励第一区域以对对象的呼吸运动进行监控的第一发送脉冲而发出的，当判决结果显示存在重叠部分时，对从第一接收脉冲获得的测量信号进行校正，并且对重建单元进行控制，以便基于从第二接收脉冲获得的测量信号和经校正的测量信号对第二区域的图像进行重建，其中，所述第二接收脉冲是响应于激励第二区域的第二发送脉冲而发出的。
文档编号G01R33/567GK101815955SQ200880110222
公开日2010年8月25日 申请日期2008年9月30日 优先权日2007年10月2日
发明者T·荻野 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司