CN100379383C - 在磁共振成像中保持sar边界值的方法 - Google Patents

在磁共振成像中保持sar边界值的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种在磁共振成像中保持SAR边界值的方法，其中，在磁共振层析摄影仪中进行测量(15)时，对患者(5)通过至少一个发射天线(3)射入高频脉冲序列，所产生的磁共振信号本地可分辨地由至少一个接收天线(3，4)测取，以便为产生磁共振图像和/或磁共振谱而继续进行处理，其中，在进行测量(15)之前，根据患者数据以及患者(5)相对于发射天线(3)的位置为计划的测量(15)的参数计算SAR值，并在必要时改变这些参数，直至该SAR值处于SAR边界值之内。在该方法中，所述患者(5)相对于发射天线(3)的位置通过成像磁共振预测量(10，16)准确地确定。该方法无须考虑很大的允许误差就可保持SAR边界值。该方法的实现不需附加的硬件，对使用者也不要求定位规则。

Description

在磁共振成像中保持SAR边界值的方法
技术领域
本发明涉及一种在磁共振成像中保持SAR边界值的方法。其中，对在磁共振层析摄影中待进行测量检查的患者至少通过一个发射天线发射高频脉冲序列，所产生的磁共振信号位置可分辨地(ortsaufgeloest)由至少一个接收天线测取，以便为产生磁共振图像和/或磁共振谱而继续进行处理，其中，在进行测量之前，根据患者数据以及患者相对于发射天线的位置为计划的测量的参数计算SAR值，并在必要时改变这些参数，直至该SAR值处于SAR边界值之内。
背景技术
磁共振层析摄影是一种获取检查对象体内图像的公知技术。为了实施磁共振层析摄影由一个基本磁场磁铁产生一个稳定的相对均匀的基本磁场。该基本磁场在拍摄磁共振图像时与由所谓的梯度线圈产生的、用于位置编码的、快速关断的梯度磁场相迭加。为了激发磁共振信号，利用一个或多个高频发射天线将高频脉冲序列射入检查对象。这些高频脉冲所激发的磁共振信号由一个或多个高频接收天线接收。基于由各个所观察的测量区(FoV观察区)所接收的、能够覆盖患者身体的一层或多层的磁共振信号，可以计算并显示出患者体内的层析图像。在磁共振层析摄影中将患者卧榻平移，就可以以这种方式对患者的全身从头至脚在测量区内进行定位。在测量区产生的层可以通过灵活地选择测量参数任意取向于身体轴，特别是平行于长轴位于X-Z平面内或Y-Z平面内，这里，Z为身体长轴的方向，它与患者卧榻的运动方向一致；而X和Y则表示与其正交的方向。对于仰卧的患者可以得到人体的冠状或弧矢状的断层图像。
对于现代磁共振层析摄影仪的主要要求是快速成像能力。这种要求一方面是出于经济上的考虑，以在每个时间间隔中检查尽可能多的患者；另一方面是由于某些医学课题要求快速成像以获得检查结果。其中一个例子是减少测量中由于患者运动而造成的运动虚像。
但是，快速成像所要求的高频发送脉冲或发送脉冲序列的高重复率也导致患者要承受更多的电磁辐射。法律规定了在磁共振成像中不允许超越的这种SAR负荷(SAR＝Specific Absorption Rate特别吸收率)的边界值。由于现代磁共振层析摄影技术会使患者承受明显高得多的SAR值，因此，为了进行测量须设置一个所谓的SAR监视器，以保证在测量时能保持该边界值。这里除了全身SAR边界值外，还须注意对不同身体部位的特殊边界值。
由JP 03284241 A公开了一种磁共振成像方法，其中，在实施测量之前先产生粗糙的磁共振图像，利用该图像通过圆周适配以近似的方式确定患者在测量中被照射的区域。利用该圆周的半径、基于近似球形的患者被照射的体积对SAR值进行分析计算。尽管这种计算是通过一种简单的方程式实现的，但由于其近似性却导致了相对不准确的值。因此在必要时要改变所计划的测量的参数，直至计算出的SAR值处于SAR边界值之内。然后将实施实际的测量，以进行磁共振成像。
SAR负荷一方面取决于各个患者的数据，另一方面取决于患者相对于发射天线的位置、发射天线的种类以及发送功率，它们主要可通过脉冲序列的种类、所使用的高频脉冲的扫描角、重复率以及同时获得的层的数目来确定。在磁共振层析摄影中很常用的所谓整体谐振器(也称为体谐振器)与成年患者的身高相比通常较短。这种谐振器通常只对部分身体照射起作用，因此患者相对于一个或多个(在同时使用多个发射天线的情况下)发射天线的位置对于计算SAR值就非常重要。
至此，在实施测量之前，依据已知的患者数据(如年龄、体重和身高)以及一个估计的患者相对于发射天线的位置对计划的测量参数进行计算，并在必要时改变这些参数，以保证保持SAR值。这里，测量参数通常被汇总在测量记录中。使用者须按照专门的使用者规程将患者在患者卧榻上定位，以便在一定的界限内可从某些患者相对发射天线的位置出发进行计算。但出于安全的原因须从患者的最坏情况位置出发进行计算。
由于在确定SAR值时基于计划的测量参数对患者的不安全性，迄今为止须计算进很大的允许误差，这妨碍了对测量所允许的参数的优化利用。
发明内容
从这些现有技术出发，本发明要解决的技术问题是，提供一种在磁共振成像中保持SAR边界值的方法，以便更好地利用磁共振层析摄影所提供的功能。
本发明的技术问题是通过一种在磁共振成像中保持SAR边界值的方法解决的，其中，在磁共振层析摄影仪中进行测量时，对患者通过至少一个发射天线射入高频脉冲序列，所产生的磁共振信号本地可分辨地由至少一个接收天线测取，以便为产生磁共振图像和/或磁共振谱而继续进行处理。
在本发明的方法中，在进行实际的测量之前，通过成像磁共振预测量准确地确定患者与发射天线的相对位置。基于这种患者的准确位置，以已知的方式利用已知的患者数据和准确确定的患者相对于发射天线的位置为计划的测量参数计算SAR值。在必要时改变这些参数，直至该SAR值处于SAR边界值之内。然后将进行对患者的一个或多个感兴趣的身体部位进行磁共振成像所需的实际测量。
通过对患者与发射天线的相对位置的确切的认识，可以非常准确地确定测量所使用的局部和平均分布在照射的部分区域的SAR负荷。由此可以优化地充分利用测量参数(如重复率、测量的层数或所使用的脉冲序列的类型)，直至边界值。此外，无需再要求使用者遵循某种规则以将患者在患者卧榻上定位。本方法不要求磁共振层析摄影仪的附加硬件。此外它对于使用已被采纳的附件(例如安置在患者身上的如CP头阵列(CP-Head-Array)或体阵列(Body-Array)线圈这样的表面线圈)也不是易受干扰的。相反，光学方法对于这些附件是极易受干扰的。
在实施本方法时，在患者躺在患者卧榻上后，将借助通过成像磁共振预测量所获得的图像数据确切确定患者在卧榻上的位置。卧榻相对于一个或多个发射天线的瞬时位置在磁共振层析摄影时可以准确地了解。根据这种关系可以准确地获得患者相对于发射天线的位置。然后将对测量参数进行选择，以使不超过SAR边界值。在随后的检查过程中，为了对患者的其它身体部位进行测量，移动卧榻只引入了卧榻的新位置，以便得到与改变了的患者与发射天线的相对位置相应的准确性(典型的准确到毫米)，卧榻可以这种准确性被移动。当然，对用于成像磁共振预测量的测量序列须这样选择，即通过这种预测量不会超越SAR边界。但这是很容易实现的，因为在这种预测量中只对位置进行确定。
因此本方法以具有优点的方式充分利用磁共振层析摄影的成像特性，以借助磁共振装置本身、即借助于利用磁共振层析摄影所拍摄的图像来测取患者的准确位置。除了该位置外，还对患者的全身预先进行测量，以便除了该位置外还可获得准确的患者的几何形状。这还改善了计算SAR值的准确性。此外，从所获得的图像数据还可以确定身体各区域或部位的位置，或者依据患者的身高预先进行计算，这样在随后对这些身体部位或区域进行检查时，就可使卧榻自动地准确移动到所要求的测量位置。
为了确定患者相对于发射天线的位置，可将不同的明显的身体部位作为患者身体的参考点。因此例如可以由装置的使用者通过在磁共振预测量的监视器图像中标记患者的颅盖位置将患者位置与卧榻相对应。此外，这种明显部位的位置还可以通过模式识别方法或轮廓识别方法自动地进行识别，因此不要求使用者的处理。适当的模式及轮廓识别方法在现有技术中已经公知，并作为图像分析的软件加以实现。
可以以不同的方式实施成像磁共振预测量。这里重要的只是成像预测量须能确定患者身体明显点的位置。这可以通过测量全身或只测量一个身体部位(如头或脚)来实现。在对头部进行探测的测量中，将患者的头部首先移入磁共振装置。同样，在对脚进行测量时，将患者的足部首先移入磁共振装置。这种只对身体的一个部位进行的测量可以预先相对顺利地进行。在对全身进行测量时，特别是要附加地确定身体的几何形状或各器官或身体部位相对于发射天线的位置的测量，优选地是在高频放大器和发射天线之间不设置匹配网络，而是代之以允许失配。以这种方式可使对全身的预测量也不消耗很多时间。
当然，本方法适用于任何发射天线，其中，患者相对于这些发射天线或线圈的位置由于患者卧榻的移动而改变。
附图说明
以下将参照附图借助于本发明的两个实施方式对本发明方法在不限制一般发明构思的情况下再次进行简要描述。附图为：
图1a-1c为磁共振层析摄影的原理结构的一个例子，其中，示出了实施本方法的三个步骤；以及
图2为实施本发明方法的一个例子的流程图。
具体实施方式
图1a-1c示出了磁共振层析摄影仪的剖面示意图。图中仅示出了该装置的主要部件，即基本磁场磁铁1、梯度线圈系统2、高频发射天线3以及接收线圈4(只有Rx)。此外还可看到躺在患者卧榻6上的患者5，患者卧榻6可沿箭头所示方向在磁共振层析摄影仪中移动。在进行测量时，为了产生磁共振信号，通过构成为整体线圈的高频发射天线3将高频脉冲射入患者5的体内。本例中，磁共振信号由接收线圈4或由也可作为接收器工作的高频天线3测取，并分别以被探测的测量区域(图中为虚线圈出的、用附图标记7表示的区域)的两维磁共振图像的形式被显示。为了探测更多的层，在探测区域7之后将患者和患者卧榻6向给定的方向移动一定的距离，并实施一次新的测量。以这种方式可以对患者全身或某一部位进行测量。
图1a示出了与本方法相关的一种状态，其中，对患者5的待检查的身体部位(本例中为肩部)通过观察孔18加以标记。在肩部安置了后面用来测量的局部接收线圈4。然后，将患者与患者卧榻6继续移入摄影仪，直至估计的头部位置位于测量区(FoV)7内。在该位置实施成像的磁共振预测量(图1b)。在预测量中，为了测取磁共振信号优选地采用整体谐振器。为了改善图像质量，在预测量中还可以设置纯接收线圈，例如头部线圈。最后由磁共振预测量确定头的位置。通过头位置的确定，并参考在患者登记时所获得的数据，现在可以自动地确定前面用观察孔标记出的用以计算SAR值的身体部位。然后，为了进行所计划的测量，将该身体部位移入，以使其处于测量区8的中心(图1c)。
图2示出了按照一种实施方式实施本方法的流程图。其中，首先使患者按可使头部首先移入检查区域的方式躺在从检查区域中移出的患者卧榻6上(步骤8)。该装置的使用者首先通过观察孔标记出感兴趣的或待测量的身体部位(图1a)。然后，患者卧榻将自动地移入磁共振层析摄影仪，并使患者头部安全地位于测量区中(步骤9，并请参照图1b)。在达到该位置后，在一个选出的足够大的测量区(FoV)上实施成像磁共振预测量(步骤10)。对所获得的图像将进行模式识别，以从中识别出头部或颅盖，并将已知的躺卧位置与发射天线的位置相关连。利用在患者登记时所获得的身体数据可以精确地确定患者在卧榻上的位置，以及由此获得的任意躺卧位置相对于发射天线的位置(步骤11)。随后，将患者与卧榻移入开始时标记的位置(步骤11a，并请参照图1c)。现在，对所期望的位置实施SAR计算(步骤12)。在此对参数是这样选择的，即使其不超过边界值。在本例中，SAR边界值涉及对患者头部的测量。如果所计划的测量序列的参数导致SAR值增高，则将重复率和/或待测量的层数降低，直至达到且不超过边界值(步骤13和14)。另外，当然还可以为此改变扫描角或其它适当的参数。另一种做法是，还可以选择其它具有相似图像质量的测量序列，如果其能造成较小的SAR值的话。随后，将进行实际的测量或检查(步骤15)。
在本方法的另一种实施中，如图2上部用虚线表示出的流程，以与上述实施方式中相同的方式将患者在患者卧榻上定位，并通过观察孔对感兴趣的区域进行标记(步骤8)。然后将卧榻以相当于所设置的测量区或FoV的步长相对于发射天线移动。在每一步，在成像磁共振预测量中可以获得患者身体一层的冠状或弧矢状图像(步骤16)。由所测取的图像数据经过模式识别可以确定患者相对于卧榻和发射天线的确切位置(步骤11)。然后，以与上述实施方式相同的方式，在保持SAR边界值的情况下确定测量参数(步骤12至14)。在此，依据卧榻的当前位置可以确切地知道患者相对于发射天线的位置。除了这一信息外，图像数据还包含患者的几何尺寸，因此，这些数据同样可以用于计算SAR值。这样，在患者登记时就不再需要询问患者的体积和体重，因为这些可以从测量数据中得知，或者从中推算出体重。
在这种实施方式中，还可以选择将患者的任何身体部位与卧榻准确地移动(步骤17，如图2下部用虚线表示的流程)，因为通过预测量可以知道卧榻上各身体部位的确切位置，并由此确定其与发射天线的相对位置(步骤11)。因此，在预先给定一个或多个相应的身体部位的情况下，可使卧榻以较高的准确性自动地移动到这些部位的测量位置。

Claims (7)

1.一种在磁共振成像中保持SAR边界值的方法，其中，在磁共振层析摄影仪中进行测量(15)时，对患者(5)通过至少一个发射天线(3)射入高频脉冲序列，对所产生的磁共振信号位置可分辨地由至少一个接收天线(3，4)测取，以便为产生磁共振图像和/或磁共振谱而继续进行处理，该方法包括步骤：
在进行测量(15)之前，根据患者数据以及患者(5)相对于发射天线(3)的位置为计划的测量(15)的参数计算SAR值，并在必要时改变这些参数，直至该SAR值处于SAR边界值之内，其特征在于：借助由成像磁共振预测量(10，16)获得的图像数据来确定患者(5)相对于发射天线(3)的位置，并将其用于对SAR值的计算。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：利用对患者(5)全身的磁共振预测量(16)确定确切的身体几何形状作为部分患者数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：利用磁共振预测量(10)对患者(5)身体的部分部位进行测量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于：作为测量参数，可以改变重复率和/或层数和/或层厚和/或高频脉冲序列的脉冲扫描角，直至SAR值处于SAR边界值之内。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于：为了确定患者(5)的位置，由使用者在磁共振预测量(10，16)的图像数据中标识出明显的身体部位。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：对明显的身体部位的标识通过使用一种用于模式识别的算法自动进行。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于：根据磁共振预测量(10，16)的图像数据确定待测量的患者(5)的身体部位的位置，或者预先进行计算，并基于该确定的或预先计算的位置为实施测量(15)而自动地移动该身体部位。
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