专利名称：磁共振设备中身体矩阵线圈的位置确定的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于MR设备中身体矩阵线圈的位置确定的方法和装置。
背景技术：
例如，在DE10314215B4中公开了用于通过磁共振断层造影(MR)检查特别是患者 的磁共振设备。现代的磁共振设备具有用于发送用于核共振激励的高频脉冲和/或接收感应的 磁共振信号的线圈。磁共振设备通常具有永久磁铁或用于产生在检查区域中尽可能均勻的 所谓基本磁场(HO)的(通常是)超导线圈，大的通常固定地在MR设备中安装的所谓全身 线圈(也称为身体线圈或BC)，以及多个小的局部线圈(也称为表面线圈或LC)。为了读出 从中产生患者的图像的信息，可以利用梯度线圈读出对于三个轴(例如大约与患者径向的 X、Y，在患者的纵向上的Z)选择的、待检查的对象或患者的区域。在磁共振断层造影中的位 置编码通常借助梯度线圈系统利用三个独立可控的磁正交的梯度场线圈系统来实现。通过 三个可自由缩放的场(在三个方向Χ、Υ、Ζ)的重叠可以自由选择编码的层(‘梯度场’)的 取向。在MR检查中通常为了发送和/或接收而采用由外壳和一个或多个天线线圈组成 的所谓的“局部MR线圈”(或者简称局部线圈)，这些天线线圈可以在待检查的患者的远 离地的表面上(即，当患者处于仰卧时是“前面的”)最大程度地自由定位。对于MR检查具 有优点的是，知道MR线圈在ζ方向上的位置(ζ方向相应于患者卧于其上的患者卧榻的纵 轴)。利用该知识，可以加快并且舒适地进行工作流程，因为扫描仪或者控制检查过程的计 算机在分别待扫描的身体区域的情况下可以承担正确的线圈的定位和选择的大部分。迄今 为止根据内部的现有技术在对患者的成像检查的开始时完成一个概览MR图像，如果知道 MR天线的特征的天线特性，则从中能够自动地计算局部线圈的位置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，有效地优对化局部线圈的位置的确定。本发明包括一种用于确定磁共振断层造影设备的局部线圈的位置的位置确定装 置，具有至少一个用于在至少一个位置上测量磁共振断层造影设备的磁场的场强的磁场强 度传感器，和用于根据在多个位置上测量的场强确定局部线圈的位置的分析装置。本发明还包括一种用于利用位置确定装置确定用于磁共振断层造影设备的局部 线圈的位置的方法，其中利用至少一个磁场强度传感器在多个位置上测量磁场的场强并且 根据在多个位置上测量的场强确定局部线圈的位置。本发明使得可以借助用于测量静态磁场强度的传感器(例如3D霍尔传感器)进 行局部线圈的位置确定。按照本发明的一种实施方式，利用场强传感器测量MR设备的在磁铁的均勻区域 外部的、围绕局部线圈的静态HO场(基本磁场)。HO场是高度恒定的并且在目前的MR设备中总是存在。磁场的重要的测量区域优选位于在测量管和所谓的场的5高斯线(大约相 应于完全驶出的卧榻的最外端)之间的患者卧榻上。静态磁场强度HO的空间变化在图2 中极其简化地示出。通过测量室的场失真包括于实际存储的模型中。HO场的模型化基于在 离散的空间点的三维近场测量，其中在中间空间中借助已知的物理模型和数学仿真插值场 强。位置的ζ分量是主要感兴趣的。该解决方案的优点是在测量开始时为建立概览MR图像不需要MR实验。没有限制到MR设备的视野(在其中拍摄图像的区域)“原则上该定位在卧榻的每 个点中起作用(只要该点位于磁铁的均勻区域外部)。在门打开的情况下工作的位置测量-也最好地适合于所谓的“按钮操作的 MR(Push-Button-MR)，，。线圈的利用毛毯的可能覆盖不起作用。原则上可以非常快地进行位置测量_每个天线只要处理少数几个磁场探针(MSH) 的数据。原则上还可以确定天线的非常精确的位置(取决于磁场分布模型的精度)。为了位置确定，可以仅利用一个或多个场强传感器确定围绕局部线圈的空间场变 化。可以利用一个或多个传感器在不同的位置上进行测量，这些位置的相对位置，即， 互相的位置矢量是已知的。为了实现确定的精度和单值性，合适的是，测量在具有(取决于 精度的)最小间隔的多个位置上的场强。在以下讨论的实施方式中，将一个或多个场强传感器置于局部线圈上。然后在不 同的(但是相对彼此是已知的)位置上进行场强的测量。按照本发明的一种实施方式， 这些不同的位置通过在局部线圈上放置多个传感器来实现。按照本发明的另一种实施方 式，可以借助患者卧榻移动线圈和传感器。通过卧榻的这样的移动可以沿着平行于MR磁 铁的ζ轴延伸的一个或多个线(视传感器的数量而定)测量场强。通过目前大多采用的 局部线圈的扁平的结构，在局部线圈上多个传感器的情况下最小得到一个扁平的测量截 面。通过通常是不期望的偏转，测量截面也可以变为六面体形(quaderfbrmig),由此可 以通过更好的单值性得到改进。在借助存储的场模型的条件下并且利用三维的拟合算法 (Fitting-algorithmus)(例如Marquardt-Leuvenberg算法)确定在总磁场内部测量的场 强截面的绝对位置。换言之，在模型中求测量的场强截面的位置(即测量的点、测量的线、 面或六面体(Quader))。在测量点之间的最小间隔(即所需的分辨率)在例如由于期望的 位置精度和场变化的形状在实践中相关的测量区域得到。对于较小的精度，作为替换的实施方式，有如下的可能性利用每个线圈非常多的 传感器进行测量，而无需移动卧榻。为定位所使用的场强测量点可以位于局部线圈上与参考点具有已知的距离矢量 的位置上(例如根据本发明的一种实施方式其安装在线圈上)。由此可以确定非均勻磁场 内局部线圈的位置和由此在MR设备中的位置。首先在HO场中具有互相已知的距离矢量 的多个点上测量静态HO场。根据存储的模型(物理的/数值的表模型)然后根据测量的场强确定HO场中磁场传感器的位置。该计算例如可以借助非线性的优化算法进行(例如 Leuvenberg-Marquardt算法)来进行。如果测量的点的位置已知，则可以通过与线圈上参 考点的同样已知的距离矢量来计算线圈本身的位置。为了最小化局部线圈的电子开销，可以在局部线圈外部进行计算并且将测量信号 从局部线圈传输到计算单元A。(此处对计算单元A来说，患者卧榻的或其移动驱动的位置 是已知的并且其与MRT通信以收集并分析图像数据。)在线圈上使用多个传感器的情况下， 在此合适地利用多路复用方法将信号传输到计算单元，以便节省导线和触点。
其它特征和优点从以下借助附图对实施例的描述中得出。其中，图1示意性示出了 一种磁共振断层造影设备，并且图2示出了在磁共振断层造影设备中场强HO的变化。
具体实施例方式图1示出了磁共振设备1，包括全身线圈2和管形的空间3，带有例如患者5和局 部线圈6的卧榻4在ζ方向上可以移动到该空间3中，以便产生患者5的MRT拍摄。图2示出了在磁共振断层造影设备中基本磁场的场强HO的变化。基本磁场的场 强HO在MRT 1的管3内部可以是近似均勻的，并且在那里场力线也大约互相平行地在ζ方 向上延伸。在均勻的场分布的该空间外部，基本磁场可以比内部的更不均勻。图2中示例 性示出了基本磁场的等磁场强度的线B1、B2、B3，其例如能够通过手动或自动地移动磁场探 针MFS(以下也称磁场强度传感器)被确定，并且与其位置(作为模型)一起存储在磁共振 断层造影设备1的存储器中。磁场探针MFS例如可以安装于局部线圈6中、可拆卸地安装在该局部线圈上或者 定位在该局部线圈上。在局部线圈6上还可以设置多个磁场探针MFS。局部线圈6的线圈位置可以通过患者卧榻4在ζ方向上的移动在一个区域(在图 2中称为“线圈位置”)中从位置01 (在该位置上仅示出一个磁场探针MFS)通过位置02(在 该位置上示出了磁场探针MFS、患者和局部线圈)并且还进一步直到被移动到管3中。此 处，位置的确定特别地根据在管中的拍摄区域的外部磁场传感器在位置01、02上的磁场的 测量来进行，因为在外部磁场是非均勻的并且由此使得可以进行良好的位置确定。然后当 例如在图2中卧榻从位置02进一步向位置03被移动到MRT的管3中时，局部线圈的位置例 如可以在那里通过患者卧榻的进一步移动路径与最后确定的位置02的矢量相加来获得， 如果例如对于MRT的元件A来说，患者卧榻的移动路径是已知的话。(作为替换或附加于相对于MRT的位置确定，还可以相对彼此确定并分析多个局 部线圈的位置。)在线圈位置的该移动期间可以在多个位置01、02上利用一个或多个磁场探针MFS 测量基本磁场H0。可以将利用多个磁场探针MFS至少在一个时刻或利用一个磁场探针MFS在多个时 刻(在患者卧榻移动期间)测量的磁场HO的值，与在磁共振断层造影设备1的存储器中存 储的磁场HO的值进行比较，以便(特别是相对于MRT或相对于患者卧榻)确定局部线圈的位置，例如在规划的利用MRT 1拍摄患者之前。如果例如利用多个磁场探针MFS分别确定磁场强度的一个特定值，并且这些磁场 探针MFS的间隔已知(例如因为其固定或定位于局部线圈上的特定位置上)，则可以确定 在存储器中与其(采集)位置(相对于MRT) —起存储的磁场强度的值对于相同的间隔的 位置具有相同的场强值，或者可以利用优化算法确定存储的场强和位置的值的最好匹配的组。由此局部线圈6相对于MRT 1的位置是已知的，并且可以在患者5的MRT拍摄中 利用MRT 1获得的图像数据的分析中为了获得图像而被考虑。为了精确确定局部线圈6的位置，在优化方法中还可以考虑在多个时刻在患者卧 榻4在ζ方向上(或类似相反的)移动期间利用一个或多个磁场探针MFS测量的场强值和 位置(特别是相对于其它磁场探针)，在这些位置上分别一个磁场传感器测量一个值。在 此，考虑通过卧榻在矢量方向上的移动导致的磁场传感器MRS的位置改变，如果该矢量方 向由知道 方向的MRT的元件提供给分析装置A的话。
权利要求
一种用于确定用于磁共振断层造影设备(1)的至少一个局部线圈(6)的位置(O2；O3)的位置确定装置，包括至少一个用于在至少一个位置(O1，O2)上测量磁场(H0)的场强(B1，B2，B3)的磁场强度传感器(MFS)，和用于根据在多个位置上(O1，O2)测量的场强(B1，B2，B3)确定所述局部线圈的位置的分析装置(A)。
2.根据权利要求1所述的位置确定装置，其中，所述位置确定装置包括仅一个用于在 多个时刻在多个位置(01，02)上测量磁共振断层造影设备(1)的磁场(HO)的场强(B1，B2， B3)的磁场强度传感器(MFS)。
3.根据权利要求1所述的位置确定装置，其中，所述位置确定装置包括多个用于在仅 一个相同的时刻在多个位置(01，02)上测量磁共振断层造影设备(1)的基本磁场(HO)的 场强(Bi，B2, B3)的磁场强度传感器(MFS)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的位置确定装置，其中，所述位置确定装置包括多 个用于在多个时刻在多个位置(01，02)上测量磁共振断层造影设备(1)的基本磁场(HO) 的场强(B1，B2，B3)的磁场强度传感器(MFS)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的位置确定装置，其中，所述位置确定装置被构造 为用于确定基本场的场强(B1，B2，B3)和局部线圈至少在轴(ζ)方向上的位置，磁共振断层 造影设备(1)内部的基本磁场(HO)在该方向上延伸。
6.根据上述权利要求中任一项所述的位置确定装置，其中，如下构造所述位置确定装 置为了根据在多个位置(01，02)上测量的场强(B1，B2，B3)确定局部线圈的位置，将在多 个位置(01，02)上测量的场强(Bi，B2, B3)与存储的存储器场强值(模型值)进行比较， 这些存储器场强值是对于磁共振断层造影设备中的多个位置(01，02)存储的，并且对于这 些存储器场强值分别存储在其上呈现该存储的存储器场强值的位置，其中，从存储的存储 器场强值的位置和测量的场强(B1，B2，B3)的位置以及存储的存储器场强值和测量的场强 (B1，B2，B3)中，推导出局部线圈的位置(02)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的位置确定装置，其中，如下构造所述位置确定装 置在根据在多个位置(01，02)上测量的场强(B1，B2，B3)确定局部线圈的位置中，考虑磁 场强度传感器(MFS)的位置(01，02)的相对距离，以便将通过位于多个位置(01，02)上的 磁场强度传感器(MFS)测量的场强(B1，B2，B3)与存储的存储器场强值进行比较，其中，通 过查找在具有同样这样的相对距离的位置(01，02)上呈现的存储的存储器场强值，来对于 磁共振断层造影设备中的多个位置(01，02)存储这些存储器场强值。
8.根据上述权利要求中任一项所述的位置确定装置，其中，如下构造所述位置确定装 置为了确定位置，在其上设置了或者在位于其上的患者身上设置了局部线圈的患者卧榻 相对于磁共振设备移动的期间，在多个时刻利用至少一个磁场强度传感器(MFS)测量场强 (Bi, B2, B3)，其中，从在患者卧榻的移动期间在多个时刻的患者卧榻的多个位置(01，02)和在多个 时刻测量的场强(Bi，B2, B3)和存储的存储器场强值和最后存储的位置(01，02)中，确定 局部线圈的位置(02或03)。
9.根据上述权利要求中任一项所述的位置确定装置，其中，在如下的时刻确定局部线圈(6)的位置在该时刻，患者卧榻位于如下位置在该位置由磁共振断层造影设备获得位 于患者卧榻上的患者的图像数据并且在分析由其获得的图像数据时考虑局部线圈(6)的 该位置，以便由代表了患者(5)的细节的图像数据确定该位置。
10.根据上述权利要求中任一项所述的位置确定装置，其中，所述局部线圈(6)的位置 是利用非线性优化算法确定的。
11.根据上述权利要求中任一项所述的位置确定装置，其中，所述基本磁场(H0)是磁 共振断层造影设备(1)中的静态磁场。
12.根据上述权利要求中任一项所述的位置确定装置，其中，一个或多个磁场强度传感 器(MFS)与所述局部线圈(6)相连。
13.根据上述权利要求中任一项所述的位置确定装置，其中，一个或多个磁场强度传 感器(MFS)与所述局部线圈(6)在相对于该局部线圈的固定的位置上以磁场强度传感器 (MFS)的已知的距离互相相连。
14.根据上述权利要求中任一项所述的位置确定装置，其中，用于根据测量的场强 (Bl, B2, B3)和测量的场强(Bl，B2, B3)的位置(01，02)以及根据存储的存储器场强值和 对于存储的存储器场强值的存储的位置来确定局部线圈(6)的位置的分析装置，位于所述 局部线圈(6)的外部。
15.一种用于确定磁共振断层造影设备(1)的至少一个局部线圈(6)的位置的方法，该 磁共振断层造影设备具有位置确定装置(A，MFS，4)，其中，利用至少一个磁场强度传感器(MFS)在多个位置(01，02)上测量磁场(H0)的场 强(B1，B2，B3)，并且利用在多个位置(01，02)上测量的场强(B1，B2，B3)确定所述局部线 圈(6)的位置(02或03)。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，利用仅一个磁场强度传感器(MFS)在多个时 刻在多个位置(01，02)上测量磁共振断层造影设备(1)的基本磁场(H0)的场强(Bl，B2， B3)。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其中，利用多个磁场强度传感器(MFS)在仅一 个相同的时刻在多个位置(01，02)上测量磁共振断层造影设备(1)的基本磁场(H0)的场 强(Bl, B2, B3)。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，其中，利用多个磁场强度传感器 (MFS)在多个时刻在多个位置(01，02)上测量磁共振断层造影设备(1)的基本磁场(H0)的 场强(B1，B2，B3)。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的方法，其中，至少在轴(z)的方向上确定局 部线圈(6)的位置，磁共振断层造影设备(1)内部的基本磁场(H0)在该方向上延伸。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的方法，其中，为了根据在多个位置(01，02) 上测量的场强(Bl，B2, B3)来确定局部线圈的位置，将在多个位置(01，02)上测量的场 强(Bl，B2，B3)与存储的存储器场强值比较，这些存储器场强值是对于磁共振断层造影设 备(1)中的多个位置存储的，并且对于这些存储器场强值分别存储在其上呈现该存储的存 储器场强值的位置，其中从一个或多个存储的存储器场强值的位置和至少一个测量的场强 (B1，B2，B3)的位置以及存储的存储器场强值和测量的场强(B1，B2，B3)，确定局部线圈(6) 的位置(02)。
21.根据权利要求15至20中任一项所述的方法，其中，在根据在多个位置(01，02)上 测量的场强(B1，B2，B3)确定局部线圈(6)的位置中，考虑多个磁场强度传感器(图1中的 MFS)的位置(01，02)的存储的相对距离，以便将通过位于多个位置(01，02)上的磁场强度 传感器(MFS)测量的场强(B1，B2，B3)与存储的存储器场强值进行比较，其中，通过查找在 具有这样的相对距离的位置(01，02)上呈现的存储的存储器场强值，使得对于磁共振断层 造影设备中的多个位置(01，02)来说这些存储器场强值是已知的。
22.根据权利要求15至21中任一项所述的方法，其中，为了确定位置，在其上设置了或 者在位于其上的患者身上设置了局部线圈(6)的患者卧榻相对于磁共振设备移动的期间， 在多个时刻利用至少一个磁场强度传感器(MFS)测量场强(B1，B2，B3)，其中，从在患者卧榻的移动期间在多个时刻的患者卧榻的多个位置(01，02)和在多个 时刻测量的场强(Bi，B2, B3)和存储的存储器场强值和最后存储的位置(01，02)中，确定 局部线圈(6)的位置。
23.根据权利要求15至22中任一项所述的方法，其中，在如下的时刻确定局部线圈 (6)的位置在该时刻，患者卧榻位于如下位置(03)在该位置由磁共振断层造影设备(1) 获得位于患者卧榻上的患者的图像数据并且在分析由其获得的图像数据时考虑局部线圈 (6)的该位置，以便由代表了患者(5)的细节的图像数据确定该位置。
24.根据权利要求15至23中任一项所述的方法，其中，利用非线性优化算法确定所述 局部线圈(6)的位置。
25.根据权利要求15至24中任一项所述的方法，其中，所述磁场是磁共振断层造影设 备⑴的基本磁场(HO)。
26.根据权利要求15至25中任一项所述的方法，其中，将一个或多个磁场强度传感器 (MFS)与所述局部线圈(6)相连。
27.根据权利要求15至26中任一项所述的方法，其中，将一个或多个磁场强度传感器 (MFS)与所述局部线圈(6)在相对于该局部线圈的固定的位置上以磁场强度传感器(MFS) 的已知的距离互相连接。
28.根据权利要求15至27中任一项所述的方法，其中，用于根据测量的场强(Bi，B2， B3)和测量的场强(Bi，B2, B3)的位置以及根据存储的存储器场强值和对于存储的存储器 场强值的存储的位置来确定局部线圈(6)的位置的分析装置(A)，位于所述局部线圈(6)的 外部。
全文摘要
本发明涉及用于确定用于具有位置确定装置的磁共振断层造影设备(1)的局部线圈(6)的位置的一种装置和一种方法，其中，利用至少一个磁场强度传感器(MFS)在多个位置(O1，O2)上测量磁场(H0)的场强(B1，B2，B3)，并且根据在多个位置(O1，O2)上测量的场强(B1，B2，B3)确定该局部线圈(6)的位置。
文档编号G01R33/341GK101887108SQ20101018078
公开日2010年11月17日 申请日期2010年5月13日 优先权日2009年5月13日
发明者克劳斯·路德维格, 凯·U·希曼, 斯蒂芬·比伯, 约翰·苏考 申请人:西门子公司