CN101887108B - 磁共振断层造影设备及其运行方法 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
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匀的所谓基本磁场(H0)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X、Y、Z)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z方向上的位置(z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设备的在磁铁的均匀区域外部的、围绕局部线圈的静态H0场(基本磁场)。H0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H0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。H0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z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匀区域外部)。
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z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)。由此可以确定非均匀磁场内局部线圈的位置和由此在MR设备中的位置。首先在H0场中具有互相已知的距离矢量的多个点上测量静态H0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H0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。
附图说明
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H0的变化。
具体实施方式
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z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H0的变化。基本磁场的场强H0在MRT1的管3内部可以是近似均匀的，并且在那里场力线也大约互相平行地在z方向上延伸。在均匀的场分布的该空间外部，基本磁场可以比内部的更不均匀。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z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O1(在该位置上仅示出一个磁场探针MFS)通过位置O2(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O1、O2上的磁场的测量来进行，因为在外部磁场是非均匀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O2进一步向位置O3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O2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O1、O2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H0的值，与在磁共振断层造影设备1的存储器中存储的磁场H0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MRT1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)一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MRT1的位置是已知的，并且可以在患者5的MRT拍摄中利用MRT1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z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该方向的MRT的元件提供给分析装置A的话。
Claims (24)
1.一种磁共振断层造影设备，包括：
基本场磁铁，其产生具有已知场强分布的基本磁场；
位于所述基本磁场内部的局部线圈；
至少一个磁场强度传感器，其在至少一个位置上测量磁场的场强，所述磁场强度传感器发送代表着在所述至少一个位置上的磁场的场强的传感器信号，所述至少一个磁场强度传感器具有相对于所述局部线圈的已知空间关系；和
分析装置，其被提供以所述传感器信号，所述分析装置被构造用于，使用已知场强分布和所述磁场强度传感器相对于所述局部线圈的已知空间关系，从所述传感器信号中确定所述局部线圈在所述基本磁场中的位置。
2.根据权利要求1所述的设备，包括仅一个磁场强度传感器，其分别在多个时刻在多个位置上测量所述场强。
3.根据权利要求1所述的设备，包括多个磁场强度传感器，其同时地在多个位置上分别测量所述场强。
4.根据权利要求1所述的设备，包括多个磁场强度传感器，其在多个时刻在多个位置上分别测量所述场强。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述基本磁场具有在所述磁共振断层造影设备内部纵向延伸的场轴，并且其中，磁场强度传感器沿着所述磁场轴的方向测量所述基本磁场的场强，并且其中，所述分析装置沿着所述磁场轴确定所述局部线圈的位置。
6.根据权利要求1所述的设备，包括能够由所述分析装置访问的存储器，包含分别对应于多个位置而存储的存储器场强值，这些存储的存储器场强值是与每个场强值被测量的位置相关联地存储的，并且其中，所述分析装置被构造用于，通过访问和使用所述存储的存储器场强值以及所存储的每个场强值被测量的位置，来确定所述局部线圈的位置。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述磁场强度传感器在具有相互间相对距离的各个位置上测量所述磁场强度，并且所述磁共振断层造影设备包括存储器，在该存储器中分别在多个位置所测量的场强被存储为存储的存储器场强值，连同各个所存储的存储器场强值被测量的位置被存储为存储器位置值，并且其中，所述分析装置被构造用于，通过访问和使用所述存储的存储器场强值以及所述存储的存储器位置值，以识别各个存储的存储器场强值的各个存储的位置值，所述各个存储的存储器场强值具有与由所述磁场强度传感器所测量的磁场强度的相对距离对应的相互间相对距离，来确定所述局部线圈的位置。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述磁共振断层造影设备包括患者卧榻，其能够相对于所述基本磁场移动，所述局部线圈被设置在所述患者卧榻上，并且，在位于所述患者卧榻上的局部线圈相对于所述基本磁场移动的期间，所述磁场强度传感器在不同时间的不同位置上测量磁场，并且包括能够由所述分析装置访问的存储器，在该存储器中存储了存储的存储器场强值，连同被存储为存储的位置值的各个位置，并且其中，所述分析装置被构造用于，通过访问和使用所述存储的存储器场强值以及所述存储的位置值，通过与在所述局部线圈在所述患者卧榻上相对于所述基本磁场移动的期间由所述磁场强度传感器所测量的场强进行比较，来确定所述局部线圈的位置。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述分析装置被构造用于，利用非线性优化算法确定所述局部线圈的位置。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个磁场强度传感器与所述局部线圈机械地相连。
11.根据权利要求1所述的设备，其中，多个磁场强度传感器在固定的位置上以在该多个磁场强度传感器中磁场强度传感器相互的已知的距离与所述局部线圈机械地相连。
12.根据权利要求1所述的设备，其中，所述分析装置位于所述局部线圈(6)的外部。
13.一种用于运行磁共振断层造影设备(1)的方法，该磁共振断层造影设备包括：基本场磁铁，其产生具有已知场强分布的基本磁场；和位于所述基本磁场内部的局部线圈，所述方法包括如下的步骤：
利用至少一个磁场强度传感器在至少一个位置上测量磁场的场强，并且从所述磁场强度传感器发送代表着在所述至少一个位置上的磁场的场强的传感器信号，所述至少一个磁场强度传感器具有相对于所述局部线圈的已知空间关系；和
在被提供以所述传感器信号的计算机化的分析装置中，使用已知场强分布和所述磁场强度传感器相对于所述局部线圈的已知空间关系，自动地从所述传感器信号中确定所述局部线圈在所述基本磁场中的位置。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述利用至少一个磁场强度传感器在至少一个位置上测量磁场的场强具体为利用仅一个磁场强度传感器来分别在多个时刻在多个位置上测量所述场强。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述利用至少一个磁场强度传感器在至少一个位置上测量磁场的场强具体为利用多个磁场强度传感器来同时地在多个位置上分别测量所述场强。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述利用至少一个磁场强度传感器在至少一个位置上测量磁场的场强具体为利用多个磁场强度传感器来在多个时刻在多个位置上分别测量所述场强。
17.根据权利要求13所述的方法，其中，所述基本磁场具有在所述磁共振断层造影设备内部纵向延伸的场轴，并且，利用磁场强度传感器沿着所述磁场轴的方向测量所述基本磁场的场强，并且，在所述分析装置中沿着所述磁场轴确定所述局部线圈的位置。
18.根据权利要求13所述的方法，包括在能够由所述分析装置访问的存储器中，存储分别对应于多个位置的存储的存储器场强值，这些存储的存储器场强值是与每个场强值被测量的位置相关联地存储的，并且，在所述分析装置中，通过访问和使用所述存储的存储器场强值以及所存储的每个场强值被测量的位置，来确定所述局部线圈的位置。
19.根据权利要求13所述的方法，包括利用所述磁场强度传感器在具有相互间相对距离的各个位置上测量所述磁场强度，并且在存储器中将分别在多个位置所测量的场强存储为存储的存储器场强值，连同将各个所存储的存储器场强值被测量的位置存储为存储器位置值，并且在所述分析装置中，通过访问和使用所述存储的存储器场强值以及所述存储的存储器位置值，以识别各个存储的存储器场强值的各个存储的位置值，所述各个存储的存储器场强值具有与由所述磁场强度传感器所测量的磁场强度的相对距离对应的相互间相对距离，来确定所述局部线圈的位置。
20.根据权利要求13所述的方法，其中，所述磁共振断层造影设备包括患者卧榻，其能够相对于所述基本磁场移动，所述局部线圈被设置在所述患者卧榻上，并且，在位于所述患者卧榻上的局部线圈相对于所述基本磁场移动的期间，在不同时间的不同位置上测量磁场，并且在能够由所述分析装置访问的存储器中存储所存储的存储器场强值，连同被存储为存储的位置值的各个位置，并且其中，在所述分析装置中，通过访问和使用所述存储的存储器场强值以及所述存储的位置值，通过与在所述局部线圈在所述患者卧榻上相对于所述基本磁场移动的期间由所述磁场强度传感器所测量的场强进行比较，来确定所述局部线圈的位置。
21.根据权利要求13所述的方法，包括在所述分析装置中利用非线性优化算法确定所述局部线圈的位置。
22.根据权利要求13所述的方法，包括将所述至少一个磁场强度传感器与所述局部线圈机械地相连。
23.根据权利要求13所述的方法，包括将多个磁场强度传感器在固定的位置上以在该多个磁场强度传感器中磁场强度传感器相互的已知的距离与所述局部线圈机械地相连。
24.根据权利要求13所述的方法，其中，所述分析装置位于所述局部线圈的外部。
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