CN101259020A - Mri装置 - Google Patents

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Abstract

一种MRI装置(100)，包括用于通过导航脉冲序列获得由对象呼吸产生的身体运动信息的导航设备，和用于基于由导航设备获得的身体运动信息显示呼吸波形的呼吸波形显示设备(6)。

Description

MRI装置
技术领域
本发明涉及一种MRI(磁共振成像)装置，尤其涉及一种使操作者能够在无需诸如膜盒、压力传感器或光学传感器的传感器的情况下易于了解对象身体运动信息的MRI装置，以及其成像参数可以根据对象身体运动信息自动最佳化的MRI装置。
背景技术
已知的MRI通过采用诸如膜盒、压力传感器或光学传感器的传感器获得对象的呼吸信息，并且基于该呼吸信息与呼吸同步进行成像(例如，参见专利文献1和2)。
还存在另一已知的技术，其通过导航(navigator)脉冲序列检测对象身体运动位置，基于检测到的身体运动位置和身体运动近似函数预测扫描时的身体运动位置，并根据预测的身体运动位置控制切片位置和相位编码量(例如，参见专利文献3)。
[专利文献1]
日本未审专利公开No.Hei 05(1993)-049621
[专利文献2]
日本未审专利公开No.2002-028148
[专利文献3]
日本未审专利公开No.2006-26076
专利文献1和2中的常规技术具有的优点是，由于操作者能够易于了解由如膜盒、压力传感器或光学传感器这类传感器获得的对象身体运动信息，操作者就能够参照身体运动信息设定扫描脉冲序列参数。
然而，由于需要象膜盒、压力传感器或光学传感器这类传感器，从而导致结构复杂的问题。
另一方面，专利文献3中描述的常规技术不必采用象膜盒、压力传感器或光学传感器这类传感器。
然而，由于对象身体运动信息未通知操作者，就存在操作者不能参照身体运动信息设定扫描脉冲参数的问题。
发明内容
需要解决前面描述的这些问题。
根据第一方面，本发明提供一种MRI装置，其包括：用于通过导航脉冲序列获得由对象呼吸产生的身体运动信息的导航设备；和用于基于由导航设备获得的身体运动信息显示呼吸波形的呼吸波形显示设备。
由于根据第一方面的MRI装置通过导航脉冲序列获得对象身体运动信息，就无需象膜盒、压力传感器或光学传感器这类传感器。由于呼吸波形是基于所获得的身体运动信息生成和显示的，操作者就能够参照呼吸波形设定扫描脉冲序列的参数(例如，成像时间和成像时机)。
根据第二方面，本发明提供一种MRI装置，其包括：用于通过导航脉冲序列获得由对象呼吸产生的身体运动信息的导航设备；和用于基于由导航设备获得的身体运动信息显示呼吸周期的呼吸周期显示设备。
由于根据第二方面的MRI装置通过导航脉冲序列获得对象身体运动信息，就无需采用象膜盒、压力传感器或光学传感器这类传感器。由于呼吸周期是基于所获得的身体运动信息计算和显示的，操作者就能够参照呼吸周期设定扫描脉冲序列的参数(例如，成像时间和成像时机)。
根据第三方面，在根据第二方面的MRI装置中，呼吸周期显示设备显示预定时间内身体运动的周期时间的平均值作为呼吸周期。
由于根据第三方面的MRI装置采用预定时间内身体运动的周期时间的平均值作为呼吸周期，即使身体运动的周期时间有稍稍波动，也不会出现不便之处。
根据第四方面，本发明提供一种MRI装置，其包括：用于通过导航脉冲序列获得由对象呼吸产生的身体运动信息的导航设备；和用于基于由导航设备获得的身体运动信息显示每分钟呼吸次数的呼吸次数显示设备。
由于根据第四方面的MRI装置通过导航脉冲序列获得对象身体运动信息，就无需采用象膜盒、压力传感器或光学传感器这类传感器。由于每分钟呼吸次数是基于所获得的身体运动信息计算和显示的，操作者就能够参照呼吸次数设定扫描脉冲序列的参数(例如，成像时间)。
根据第五方面，本发明提供一种MRI装置，其包括：用于通过导航脉冲序列获得由对象呼吸产生的身体运动信息的导航设备；和用于基于由导航设备获得的身体运动信息显示呼气时间的呼气时间显示设备。
由于根据第五方面的MRI装置通过导航脉冲序列获得对象身体运动信息，就无需采用象膜盒、压力传感器或光学传感器这类传感器。由于呼气时间是基于所获得的身体运动信息计算和显示的，操作者就能够参照呼气时间设定扫描脉冲序列的参数(例如，成像时间)。
根据本发明的第六方面，在根据第五方面的MRI装置中，呼气时间显示设备采用自呼吸波形从吸气侧到呼气侧经过身体运动幅度中的预定位置直到呼吸波形从呼气侧到吸气侧经过该预定位置所流逝时间，作为呼气时间。
根据第六方面的MRI装置可基于身体运动幅度计算呼气时间。
根据本发明的第七方面，在根据第五或第六方面的MRI装置中，呼气时间显示设备显示预定时间内呼气时间的平均值。
由于根据第七方面的MRI装置显示预定时间内呼气时间的平均值，即使身体运动的周期时间有稍稍波动，也不会出现不便之处。
根据本发明的第八方面，在根据第五或第六方面的MRI装置中，呼气时间显示设备显示预定时间内呼气时间的最小值。
由于根据第八方面的MRI装置显示预定时间内呼气时间的最小值，就可防止成像时间变得比呼气时间长。
根据本发明的第九方面，根据第一至第八方面中任一个的MRI装置还包括由操作者用来输入操作导航设备的指令的操作设备。
根据第九方面的MRI装置可允许操作者在期望的时机执行导航脉冲序列。
根据本发明的第十方面，根据第一至第九方面中任一个的MRI装置还包括警告设备，用于通知由导航设备获得的对象身体运动信息被确定为不正确的身体运动信息的情况。
根据第十方面的MRI装置在该情形下可向操作者发出警告，从而干扰对象的呼吸。
根据本发明的第十一方面，根据第十方面的MRI装置还包括参数重置设备，在身体运动信息不正确的情形下，用于使导航脉冲序列的参数能够重置。
根据第十一方面的MRI装置在该情形下可重置导航脉冲序列的参数，从而干扰对象的呼吸。
根据第十二方面，本发明提供一种MRI装置，其包括：用于通过导航脉冲序列获得由对象呼吸产生的身体运动信息的导航设备；和用于基于由导航设备获得的身体运动信息使成像时间最佳化的的成像时间最佳化设备。
在根据第十二方面的MRI装置中，成像时间自动最佳化。这样就减轻了操作者的负担。
根据本发明的第十三方面，在根据第十二方面的MRI装置中，成像时间最佳化设备确定成像时间，使得该成像时间期间的身体运动落入预定允许值内。
在根据第十三方面的MRI装置中，成像时间自动最佳化，使得成像时间期间的身体运动落入预定允许值。这样就减轻了操作者的负担，并可抑制由身体运动引起的伪影。
根据本发明的第十四方面，在根据第十三方面的MRI装置中，成像时间最佳化设备根据最佳化的成像时间调整切片数目。
在根据第十四方面的MRI装置中，自动调整切片数目以适应最佳化的成像时间。这样就减轻了操作者的负担。
根据第十五方面，本发明提供一种MRI装置，其包括：用于通过导航脉冲序列获得由对象呼吸产生的身体运动信息的导航设备；和用于基于由导航设备获得的身体运动信息和所设置的成像时间使成像时机最佳化的成像时机最佳化设备。
在根据第十五方面的MRI装置中，成像时机自动最佳化，从而减轻了操作者的负担。
根据本发明的第十六方面，在根据第十五方面的MRI装置中，成像时机最佳化设备确定成像时机，从而使在成像时间期间的身体运动变得最小。
在根据第十六方面的MRI装置中，成像时机自动最佳化，使得在成像时间期间的身体运动变得最小。因此，减轻了操作者的负担，并且可抑制由身体运动引起的伪影。
根据本发明的第十七方面，在根据第一至第十六方面中任一个的MRI装置中，导航脉冲序列是线扫型脉冲序列、2D选择性激励脉冲序列、或者相位对比型脉冲序列。
根据第十七方面的MRI装置可利用现有导航技术极佳地检测出横隔膜的运动。
采用本发明的MRI装置，操作者易于了解对象身体运动信息，无需采用象膜盒、压力传感器或光学传感器这样的探测器。由于成像参数自动最佳化，就减轻了操作者的负担。
可利用本发明的MRI装置进行呼吸门控成像。
本发明的进一步的目的和优点将从在附图中示出的本发明优选实施例的下列描述变得更清楚。
附图说明
图1是示出根据第一实施例的MRI装置功能性结构的框图。
图2是示出根据第一实施例的导航扫描处理的流程图。
图3是显示呼吸波形等的示意图。
图4是示出计算呼吸周期等的方法的图。
图5是示出根据第一实施例的扫描处理的流程图。
图6A和6B是示出成像时间最佳化的图。
图7A和7B是示出成像时机(imaging timing)最佳化的图。
具体实施方式
本发明将通过附图中示出的实施例在此后进行更具体的描述。本发明不限于这些实施例。
第一实施例
图1是示出根据第一实施例的MRI装置100的功能结构的框图。
在MRI装置100中，磁体组件1中具有用于插入对象的空间(孔)并包括包围该空间的、用于生成X轴梯度磁场的X轴梯度线圈1X，用于生成Y轴梯度磁场的Y轴梯度线圈1Y，用于生成Z轴梯度磁场的Z轴梯度线圈1Z，用于提供RF脉冲以激发对象内原子核自旋的发射线圈1T，用于检测来自对象的NMR信号的接收线圈，和用于生成静磁场的永磁体对1M。
代替永久磁体1M，可采用超导磁体。
X轴梯度线圈1X连接至X轴梯度线圈驱动电路3X。Y轴梯度线圈1Y连接至Y轴梯度线圈驱动电路3Y。Z轴梯度线圈1Z连接至Z轴梯度线圈驱动电路3Z。发射线圈1T连接至RF功率放大器4。
X轴梯度线圈驱动电路3X包括X轴梯度放大器。
Y轴梯度线圈驱动电路3Y包括Y轴梯度放大器。
Z轴梯度线圈驱动电路3Z包括Z轴梯度放大器。
RF功率放大器4包括RF放大器。
按照来自计算机7的指令，序列存储电路8基于存储的脉冲序列操作梯度线圈驱动电路3X，3Y和3Z以使梯度线圈1X，1Y和1Z生成梯度磁场。序列存储电路8还操作门调制电路9以将RF振荡电路10的载波输出信号调制成具有预定包络形状和在预定时机生成的预定相位的脉冲信号。该脉冲信号作为RF脉冲供应到RF功率放大器4并在RF功率放大器4内得到功率放大。该放大的信号被施加到发射线圈1T。
接收线圈1R连接至前置放大器5。
前置放大器5放大由接收线圈1R接收的来自对象的NMR信号，并将所述放大的信号供应至相位检测器12。相位检测器12根据从RF振荡电路10输出的基准信号检测来自前置放大器5的NMR信号的相位，并将该信号输出至A/D转换器11。A/D置换器11将经受相位检测的模拟信号转换成数字信号，并将该数字信号供应至计算机7。
计算机7对从操作者控制台13等输入的信息的接收进行总体控制，从A/D转换器11读取数字数据，执行算法处理，生成图像，并在显示设备6上显示图像和消息。
计算机7包括CPU和存储器。
图2是示出由MRI装置100进行的导航扫描处理过程的流程图。
在步骤W1中，设置导航脉冲序列的参数，包括脉冲序列类型(例如，线扫型脉冲序列，2D选择性激励型脉冲序列，或相位对比型脉冲序列)，以及待激发的空间区(例如，靠近横隔膜的空间)等。
在步骤W2中，进行检查以观察操作者是否利用操作者控制台13发出导航扫描开始的指令。当已发出该指令时，程序行进到步骤W3。当未发出该指令时，程序返回步骤W1。
在步骤W3，通过导航脉冲序列获得由对象呼吸产生的身体运动信息。
在步骤W4，确定所获得的身体运动信息是否正确。当其正确时，程序行进到步骤W5。当其不正确时，程序行进到步骤W7。例如，当身体运动的幅度或周期不太小或太大时，就确定身体信息为正确。在其它情形下，就确定身体运动信息为不正确。
在步骤W5，例如，如图3所示，在显示设备6上显示呼吸波形C、触发线L、呼吸周期B、呼吸次数N和呼吸时间E。
呼吸波形C例如是横隔膜位置随时间变化的波形。
触发线L例如是分割身体运动幅度吸气侧最大点Pmax和呼气侧最大点Pmin之间部分的线，如图4所示，在5∶1处。
呼吸周期B例如是在最后15秒内的身体运动的周期时间的平均值。例如，时间点Pt1和Pt3之间的时间间隔B1以及时间点Pt3和Pt5之间的时间间隔B2是身体运动周期时间。在点Pt1，Pt3和Pt5处，呼吸波形C经过触发线L从吸侧边到呼气侧。
呼吸次数N例如是通过用呼吸周期B除以一分钟而获得的商。
吸气时间E例如如图4所示，是自从呼吸波形C经过触发线L从身体运动吸气侧到呼气侧直到呼吸波形C经过触发线L从呼气侧到吸气侧的流逝时间E1和E2的最后15秒的平均值或最小时值。
在步骤W6中，进行检查以观察操作者是否利用操作者控制台13发出导航扫描结束的指令。当已发出该指令时，该处理完成。当仍未发出该指令时，程序返回步骤W3。
在步骤W7，在显示设备6上显示所获得的身体运动信息不正确的消息和询问导航扫描参数是否重置的消息。
当在步骤W8中操作者利用操作控制台13发出导航扫描参数重置的指令时，程序返回步骤W1。当发出结束指令时，该处理结束。
图5是示出由MRI装置100执行的扫描处理过程的流程图。
在步骤V1中，参照显示在显示设备6上的呼吸波形、触发线、呼吸周期、呼吸次数和吸气时间，操作者设置扫描脉冲序列参数，如成像时间、切片数和成像时机。
在步骤V2中，进行检查以观察操作者是否利用操作者控制台13发出成像时间最佳化的指令。当已发出最佳化指令时，程序行进到步骤V3。当未发出最佳化指令时，程序行进到步骤V4。
在步骤V3中，使成像时间最佳化。例如，当由操作者设置的成像时间T1覆盖吸气时段和呼气时段时，如图6A所示，将成像时间T1改变成成像时间T2，此时呼吸波形C位于触发线L的呼气侧，如图6B所示。通过该改变，成像时间T2中的身体运动变成幅度Pmax-Pmin的1/6(＝允许值)内。根据成像时间T2，调整切片数和重复时间TR等。
还可不依赖于触发线L确定允许值并使成像时间最佳化，从而成像时间内的身体运动落入允许值内。
在步骤V4中，进行检查以观察操作者是否利用操作者控制台13发出成像时机最佳化指令。当已发出最佳化指令时，程序行进到步骤V5。当未发出最佳化指令时，程序行进到步骤V6。
在步骤V5中，使成像时机最佳化。例如，当如图7B所示成像从时间点Pt经过延迟时间“d”后开始时的成像时间T中的身体运动，小于当如图7A所示成像开始于时间点Pt(在该时间点呼吸波形C经过触发线L从身体运动吸气侧到呼气侧)时的成像时间T中的身体运动时，改变成像时机，使得成像开始于自时间点Pt经过延迟时间“d”后。以这种方式，可使成像时间T内身体运动最小化。
在步骤V6中，通过已设置或最佳化的扫描脉冲序列，与对象的呼吸同步地进行成像。之后，该处理完成。
采用第一实施例的MRI装置100，可获得以下效果。
(1)无需采用诸如膜盒、压力传感器或光学传感器的传感器。
(2)由于显示呼吸波形等，参照该显示，操作者可设置扫描脉冲序列的参数。
(3)操作者可在期望的时机处执行导航脉冲序列。
(4)在导航脉冲序列执行期间当对象呼吸被干扰时，可向操作者发出警告。
由于成像时间和成像时机可自动最佳化，就减轻了操作负担。
在不背离本发明的精神和范围的情况下可构型许多本发明更广泛的不同实施例。应当理解，除了如附加权利要求书所限定之外，本发明不限于说明书中描述的具体实施例。
附图标记列表
图1
100  MRI装置
1    磁体组件
1X   X轴梯度线圈
1Y   Y轴梯度线圈
1Z   Z轴梯度线圈
1T   发射线圈
1M   永磁体对
1R   接收线圈
3X   X轴梯度线圈驱动电路
3Y   Y轴梯度线圈驱动电路
3Z   Z轴梯度线圈驱动电路
4    RF功率放大器
5    前置放大器
6    显示设备
7    计算机
8    序列存储电路
9    门调制电路
10   RF振荡电路
11   A/D转换器
12   相位检测器
13   操作者控制台
图2
导航扫描处理开始
W1  设置导航脉冲序列的参数
W2  导航扫描是否开始？
W3  通过导航脉冲序列采集身体运动信息
W4  身体运动信息是否正确？
W5  显示呼吸波形、呼吸次数、呼吸周期和呼气时间
W6  是否发出结束指令？
W7  通知身体运动信息不正确这一事实
W8  是否发出重置指令？
结束
图3
C    呼吸波形
L    触发线
B    呼吸周期：3.225秒
N    呼吸次数：18.6次/分钟
E    呼气时间：1.290秒
图5
开始扫描处理
V1  设置扫描脉冲序列的参数
V2  是否发出成像时间最佳化指令？
V3  使成像时间最佳化
V4  是否发出成像时机最佳化指令
V5  使成像时机最佳化
V6  通过扫描脉冲序列进行呼吸门控成像
结束

Claims (10)

1、一种MRI装置(100)，包括：
用于通过导航脉冲序列获得由对象呼吸产生的身体运动信息的导航设备；和
用于基于由导航设备获得的身体运动信息显示呼吸波形的呼吸波形显示设备(6)。
2、一种MRI装置(100)，包括：
用于通过导航脉冲序列获得由对象呼吸产生的身体运动信息的导航设备；和
用于基于由导航设备获得的身体运动信息显示呼吸周期的呼吸周期显示设备(6)。
3、根据权利要求2所述的MRI装置(100)，其中呼吸周期显示设备(6)显示预定时间内身体运动的周期时间的平均值作为呼吸周期。
4、一种MRI装置(100)，包括：
用于通过导航脉冲序列获得由对象呼吸产生的身体运动信息的导航设备；和
用于基于由导航设备获得的身体运动信息显示每分钟呼吸次数的呼吸次数显示设备(6)。
5、一种MRI装置(100)，包括：
用于通过导航脉冲序列获得由对象呼吸产生的身体运动信息的导航设备；和
用于基于由导航设备获得的身体运动信息显示呼气时间的呼气时间显示设备(6)。
6、一种MRI装置(100)，包括：
用于通过导航脉冲序列获得由对象呼吸产生的身体运动信息的导航设备；和
用于基于由导航设备获得的身体运动信息使成像时间最佳化的成像时间最佳化设备。
7、根据权利要求6所述的MRI装置(100)，其中成像时间最佳化设备确定成像时间，使得该成像时间期间的身体运动落入预定允许值内。
8、根据权利要求7所述的MRI装置(100)，其中成像时间最佳化设备根据最佳化的成像时间调整切片数目。
9、一种MRI装置(100)，包括：
用于通过导航脉冲序列获得由对象呼吸产生的身体运动信息的导航设备；和
用于基于由导航设备获得的身体运动信息和所设置的成像时间使成像时机最佳化的成像时机最佳化设备。
10、根据权利要求9的MRI装置(100)，其中成像时机最佳化设备确定成像时机，使得在成像时间期间的身体运动变得最小。
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