CN103703383B - 在mri装置中使用的位置标记 - Google Patents

Abstract

公开了一种在磁共振（MR）成像装置中使用的位置标记（1），其用于激励和/或接收至少基本上围绕或邻接所述位置标记中/来自至少基本上围绕或邻接所述位置标记的局部体积的MR信号，以便从这些MR信号确定位置标记在检查对象的MR图像中的位置和/或对成像位置标记在检查对象的MR图像中的位置进行成像。这样的位置标记（1）特别用于在检查对象的MR图像中确定位置标记可以附接的介入性或非介入性器械的位置和/或对其进行成像，如导管、外科设备、活检针、指针、内支架或另一侵入性或任意非侵入性设备。另外，公开了一种位置标记系统，所述位置标记系统包括这样的位置标记（1）和电路布置（5、6、6a、8），其用于驱动位置标记（1），以激励MR信号和/或处理由所述位置标记接收的MR信号。

Description

在MRI装置中使用的位置标记

技术领域

本发明涉及一种在MR成像装置中使用的位置标记，其用于激励和/或接收至少基本上围绕或邻接所述位置标记中/来自至少基本上围绕或邻接所述位置标记的局部体积的MR信号，以便从这些MR信号确定位置标记在检查对象的MR图像中的位置和/或对成像位置标记在检查对象的MR图像中的位置进行成像。这样的位置标记特别用于在检查对象的MR图像中确定介入性或非介入性器械和/或对其进行成像，如导管、外科设备、活检针、指针、支架或另一侵入性或非侵入性设备，以及RF表面线圈、RF垫线圈、RF头部线圈、立体取向框架或其他器械的位置。

进一步地，本发明涉及一种位置标记系统，所述位置标记系统包括这样的位置标记和电路布置，所述电路布置用于驱动所述位置标记以激励MR信号和/或用于处理由所述位置标记接收的MR信号。

本发明也涉及一种介入性或非介入性器械和MR成像装置，两者都包括上述位置标记和位置标记系统。

最后，本发明涉及一种用于通过这样的位置标记对检查对象的MR图像中这样的器械或设备或其部分的当前位置进行成像的方法。

背景技术

在MRI装置（或MR扫描器）中，检查对象（通常为患者）被暴露在MRI装置的检查空间内的均匀主磁场（B₀场），使检查对象内的核的磁矩趋向于围绕施加的B₀场的轴旋转（拉莫尔进动），导致所有核的某些净磁化平行于B₀场。进动率被称为拉莫尔频率，其取决于有关核的具体物理特性和施加的B₀场的强度。

通过发射通过RF发射天线或线圈生成正交于B₀场的RF激励脉冲（B₁场），并且通过对感兴趣的核的拉莫尔频率进行匹配，核自旋被激励并且被带入相位，并且获得其净磁化从B₀场的方向的偏转，由此生成相对于净磁化的纵向分量的横向分量。

在RF激励脉冲终止之后，净磁化的纵向分量和横向分量的MR弛豫过程开始，直到净磁化已经回到其平衡状态。通过RF/MR接收天线或线圈，探测在弛豫过程期间发出的MR信号。接收到的MR信号是基于时间的幅度信号，其被傅里叶变换为基于频率的MR谱信号并且被处理用于生成检查对象内的感兴趣的核的MR图像。

为了获得检查对象内的切片或体积的空间选择以及源于感兴趣的切片或体积的接收到的MR信号的空间编码，梯度磁场被叠加在B₀场上，其具有与B₀场相同的方向，但是具有在正交x-、y-和z-方向上的梯度。由于拉莫尔频率取决于强加在核上的磁场的强度的事实，因此，核的拉莫尔频率沿着并且随着全部叠加的B₀场的梯度减少而减少（反之亦然），由此通过适当地调谐发射RF激励脉冲的频率（以及因此通过调谐RF/MR接收天线的共振频率），以及因此通过控制梯度磁场，能够获得沿着在x-、y-和z-方向上的每个梯度在某个位置处的切片内的核选择，并且由此总体上在对象某个体素内的核选择。

在通过MR成像装置检查或处置检查对象和尤其其局部区或区域期间，常常使用上述介入性和非介入性器械以及其他医疗设备。例如，这样的器械或设备是导管、活检针、指针和例如用于活检、热消融、近距放射治疗、切片选择和上述其他侵入性或非侵入性目的其他设备。另外，在MR成像期间，也使用RF表面线圈、RF垫线圈、RF头部线圈、立体取向框架和其他器械。对于所有这些和其他检查，重要的是精确地将器械和尤其其某部分（如其尖端）定位在检查对象处或检查对象内的某个期望位置。这要求在定位器械期间，在相关检查对象的MR图像中准确地确定并成像或指示器械或其感兴趣部分（尤其其尖端）的当前位置，由此通过操作员能够到达在检查对象处或检查对象内的期望目的地。

为了达到这个目的，通常上述器械或医疗设备配备位置标记，其通过MR成像装置在相关检查对象的MR图像中能够被成像。

一般，能够区分两种不同类型的该位置标记，即，主动标记与被动标记。在本申请中定义的主动标记是提供电缆连接的标记，例如利用RF电流供应电缆连接，用于发射局部RF激励场，以局部激励在标记附近（尤其在至少基本上围绕或邻接标记的局部体积中）的MR信号，以便在检查对象的MR图像中探测该体积并对其成像，作为标记位置，和/或用于接收来自标记附近（尤其来自至少基本上围绕或邻接标记的局部体积）的局部MR信号，并且用于将局部MR信号传送至MR成像装置，以便基于接收到的局部MR信号来确定标记位置并对其成像。

在发射局部RF激励场的第一情况下，通过标记本身或通过MR成像装置的外部（体-或表面-）线圈接收在主动标记附近的产生的局部MR信号并且将所述产生的局部MR信号供应到MR成像装置，两者均用于确定标记的位置，并且用于在检查对象的MR图像中生成标记的相关位置指示。在通过标记接收局部MR信号的第二情况下，通过MR成像装置或再次通过标记本身能够生成要求的RF激励场。

通常，被动标记不需要如主动标记的电连接到MR成像装置，但是由于其物理性质或由于自身（固有的）RF共振（其由施加的外部RF激励场激励），例如通过扭曲、增强或调整，被动标记能够在MR图像中被成像，通过MR成像装置发射B₀场或RF激励场，并且由此由检查对象发出MR信号。

而且，主动标记和被动标记可以包括作为自身信号源的标记材料（例如，氟-19），通过标记材料能够以拉莫尔频率激励MR信号，所述拉莫尔频率不同于检查对象（通常水或脂肪）的拉莫尔频率，其中，通过第一RF脉冲序列确定标记材料的位置数据，并且通过第二脉冲序列确定检查对象的图像数据，并且其中，以共同的MR图像的形式显示这两个数据集。所有这些原理使得主动标记和被动标记的位置确定和可视化分别与在检查对象的MR图像内施加的梯度磁场有关。

WO 2006/025001公开了一种用于介入性器械的基于MR标记的位置和取向标记系统，其包括至少三个基准标记，其生成响应于由相关MR成像扫描器生成的RF激励的MR信号。三个基准标记被定位在等边三角形的角，提供与介入性器械刚性连接的标记组件。每个标记包括小密封瓶，所述小密封瓶含有磁标记材料，如含氟材料。第一标记包括第一线圈，其具有在第一方向上垂直取向的线圈。第二标记包括第二线圈，其具有在不同于第一方向并且尤其正交于第一方向的第二方向上垂直取向的线圈。这些第一线圈和第二线圈被串联连接，以定义第一通道，并且生成与第一RF通道接收器连接的第一正交MR接收信号。第三标记包括在与第一标记的第一线圈相同的平面中取向的第三线圈，然而，第三线圈被缠绕，并且与相对于第一线圈的相反极性连接。另外，第一标记包括第四线圈，其被取向在与第二标记的第二线圈相同的平面中，但第四线圈被缠绕，并且与相对于第二线圈的相反极性连接。第三线圈和第四线圈被串联连接，以定义第二通道，并且生成与第二RF通道接收器连接的第二正交MR接收信号。由位置/取向处理器处理第一正交MR接收信号和第二正交MR接收信号，以确定标记组件的位置和取向和由此介入性器械的位置和取向。备选地，每个标记能够由单独的MR接收通道来监测，并且三个接收到的MR信号能够被适当地处理，以确定介入性器械的位置和取向。

在Glyn A.，Coutts D.等人在MRM 40：908-913（1998）上的“Integrated andinteractive position tracking and imaging of interventional tools andinternal devices using small fiducial receiver coils”一文中，描述了一种在MR扫描器内跟踪刚性设备的位置并且利用由设备的当前位置确定的图像切片位置进行成像的方法。通过两个或三个小螺线管MR接收器线圈执行位置跟踪。每个线圈包含充当基准MR可视标记点的小样本。小接收器线圈和基准组件被设计为从足够小的基准样本中产生充足的SNR，以实现要求的定位精度，同时使在成像区域上的大量磁化的旋转最小化。接收器线圈中的每个与个体接收器通道连接，每个个体接收器通道包括调谐和匹配线圈以及同轴发射线，所述同轴发射线通过PIN二极管在发射RF（B₁）激励场期间短路并且由此表现为电感。通过适当地调节线的电长度，接收器线圈中感应的共振电流和由此接收器线圈内的场强能够被调节到最大值，由此接收器线圈能够被采用作为局部通量放大器，使得当体磁化进行1°旋转时，基准样本经历几倍于该数字的旋转。如果螺线管接收器线圈被取向为垂直于B₀场，SNR最优。

US 6,961,608公开了一种用于介入性设备的MR成像的MR成像系统，所述介入性设备如导管，其被插入对象并且包括在其尖端的RF探测线圈。另外，提供了用于采集由RF磁场激励来自RF探测线圈附近的MR信号（连同将梯度磁场应用到RF探测线圈）的模块，以及用于通过MR信号的频率分析获得作为尖端位置的RF探测线圈的位置的模块。

另外，C.L.Dumoulin、S.P.Souza和R.D.Darrow在ISMRM 1992，第104页上的“Tracking of an Invasive Device within an MR imaging system”一文公开了小RF线圈被附接到侵入性设备。RF线圈是直径小于1mm的简单非共振环，其经由同轴电缆被连接到前置放大器。RF线圈探测来自其紧邻的MR信号，但是对来自大于几直径之外的MR信号不敏感。通过激励检查对象中的RF弛豫信号并且生成梯度脉冲，确定RF线圈的位置。

Toennissen等人在Proc.Intl.Soc.Mag.Reson.Med.8（2000）第1307页上的“Active Marker of catheters for MRI guided interventions”一文公开了一种包括LC共振电路的标记，其用于在周围组织中创建局部信号增加，其中，由相关MR头部线圈探测所述信号增加，并且在MR图像中显示所述信号增加。LC共振电路包括以螺旋线圈、扁平线圈和曲形线圈形式的电容元件和电感元件。

最后，US 6,574,497公开了一种以导线、引导导管、支架、管、针和合并含有氟-19材料以用作如上文解释的被动标记的其他医疗设备形式的介入性设备。

发明内容

已经披露上述和其他标记的确定位置的精度在不同程度上取决于相对于外部主磁场(B₀场)和/或总RF激励场(B₁场)的标记的某个取向和/或位置，通过相关MR成像装置的体线圈生成所述总RF激励场(B₁场)，用于激励检查对象内的MR（弛豫）信号。由于在所有的操作条件下上述介入性或非介入性器械不能够足够精确地被定位在检查对象处或/检查对象内的期望位置，因此这是不利的。

本发明的目的是解决该问题，并且尤其提供如上文解释的位置标记，能够在检查对象的MR图像中更准确且可靠地并且特别至少基本上独立于尤其相对于由MR成像装置生成的外部主磁场(B₀场)和/或总RF激励场(B₁场)的标记的某个取向和/或位置来确定所述位置标记的位置和/或对其进行成像。

而且，本发明的目的是提供一种用于在检查对象的MR图像中确定介入性或非介入性器械的当前位置和/或对其进行成像的方法，其中，经确定或经成像的位置至少基本上尤其独立于尤其相对于由MR成像装置生成的外部主磁场(B₀场)和/或总RF激励场(B₁场)的器械的某个取向和/或位置。

根据权利要求1通过位置标记解决上述第一目的，所述位置标记用于激励和/或接收检查对象的局部体积中/来自检查对象的局部体积的MR信号，其中，局部体积至少部分围绕或邻接位置标记，并且其中，基于这些MR信号确定位置标记的位置和/或对其进行成像，其中，位置标记包括至少第一局部RF线圈和第二局部RF线圈，每个用于局部激励和/或局部接收所述局部体积中/来自所述局部体积的所述MR信号，其中，第一RF线圈和第二RF线圈每个具有主辐射/灵敏度的方向，并且其中，RF线圈被取向使得主辐射/灵敏度的这些方向至少基本上相互正交。

而且，通过根据权利要求2所述的位置标记系统解决上述第一目的。

通过根据权利要求9所述的方法解决上述第二目的。

一般，在本申请意义上，局部体积被认为是如此小以致利用点状延伸基本上能够确定标记的位置或对其进行成像，所述点状延伸足够小以在检查对象的MR图像中获得期望的定位精度，但足够大使得在局部体积中激励和/或从局部体积接收的MR信号能够确定位置标记的位置。因此，在RF线圈仅仅局部激励和/或仅仅局部接收所述局部体积中/来自所述局部体积的所述MR信号的意义上，它们是局部RF线圈。为了获得这个，因此RF线圈是小线圈，其具有本领域中众所周知的小延伸。另外，RF线圈以已知方式实现，使得它们在相关MR频率处是共振的。

在引入检查对象的介入性器械如导管的情况下，局部体积至少部分地围绕位置标记，而在检查对象表面放置的非介入性器械如RF表面线圈的情况下，局部体积邻接位置标记。

在本申请中，术语“主辐射/灵敏度的方向”（或主要辐射/灵敏度的方向）用于指示相关RF线圈与其他空间方向相比在某个空间方向具有增加的辐射强度和辐射灵敏度。通常，这样的某个空间方向被称为“瓣”，并且尤其在更多这些方向的情况下在相关天线方向图（也被称为辐射方向图或空间辐射特性）中被称为“主瓣”和“旁瓣”。至少两个RF线圈能够具有相同或不同天线方向图，并且主辐射的方向也能够是相同或不同方向。另外，这些方向能够提供辐射强度或辐射灵敏度的增加的相同或不同量。因此，在三个RF线圈的情况下同样适用。

另外，每个RF线圈具有多少“主辐射方向”和实际上辐射强度或辐射灵敏度的增加的多少量是不相关的。仅仅相关于一个RF线圈的一个这样的方向被导向正交于其他RF线圈的一个这样的方向。因此，RF线圈的极性或绕线方向是不相关的。通常，每个RF线圈具有一个主方向，并且优选地，所有RF线圈具有至少基本上相同的主辐射的方向。

通过根据权利要求1所述的布置，大大减少了上述标记的确定的位置的精度尤其对于相对于外部主磁场（B₀场）和/或总RF激励场(B₁场)的标记的某个取向和/或位置的依赖性。

如以下更详细解释的，联系上述介绍部分提到的所有主动标记和被动标记，上述发明原理通常是可应用的。

从属权利要求分别公开了所述位置标记、所述位置标记系统和所述方法的有优势的实施例。

应当认识到本发明的特征容许在任意组合中进行组合，而不脱离由所附权利要求定义的本发明的范围。

从参考附图给出的本发明的优选和范例性实施例的下文描述中，本发明的其他细节、特征和优势将显而易见。

附图说明

图1示出了根据本发明的位置标记系统的第一实施例；

图2示出了根据本发明的位置标记系统的第二实施例；

图3示出了根据本发明的位置标记系统的第三实施例；

图4示出了根据本发明的位置标记系统的第四实施例；

图5示出了根据本发明的位置标记的第一实施例；

图6示出了根据本发明的位置标记的第二实施例；以及

图7示出了根据本发明的位置标记的第三实施例。

具体实施方式

在图1至4中指示的以下实施例参考位置标记系统范例性地解释了本发明，所述位置标记系统被提供用于接收来自检查对象的局部体积的MR信号并且用于选择适当的MR信号，基于适当的MR信号以已知方式尤其通过已知的MR成像装置来确定位置标记的位置或对其进行成像。然而，如以下进一步解释的，位置标记系统也能够用于发射局部RF信号，以局部激励局部体积中的MR信号，尤其通过已知的RF体线圈来接收所述MR信号，并且尤其通过已知的MR成像装置来评估所述MR信号，用于局部体积的位置确定（和由此位置标记的位置确定），其中，根据本发明以类似于从由位置标记的RF线圈接收的MR信号中选择适当的MR信号的方式选择位置标记的适当RF线圈，所述位置标记的所述适当RF线圈被选择用于发射RF信号。

图1示出了根据本发明的位置标记系统的第一实施例的一般配置，其基本上包括位置标记1，所述位置标记1的输出终端与分集开关5的输入终端连接，例如通过控制单元8来控制所述分集开关5。优选地，分集开关5的输出终端与模数转换器6的输入终端连接，以优选地将分集开关5的模拟输出信号转换为数字MR输出信号。备选地，模数转换器6也能够被集成到分集开关5中（见下文）。

优选地，在模数转换器6（或代替模数转换器6）的输出终端处提供电光转换器6a，以便在电路布置的输出终端A处生成数字光学MR输出信号。此外，该电光转换器6a也能够被集成到模数转换器6中，或分集开关5包括转换器6、6a，用于在其输出终端处生成数字光学MR输出信号。因此，对于所有其他实施例同样适用。

MR输出信号（优选经由光纤）被发射到已知的评估单元（未示出），其尤其是已知的MR成像装置，用于以已知方式在检查对象的MR图像中确定位置标记1的位置和/或对其进行成像。

根据第一备选方案，位置标记1被布置在介入性或非介入性器械（未示出）在这个器械的位置处，其是被成像的感兴趣部分，例如其尖端，所述尖端将要被引导到在检查对象处或检查对象内的某个期望目的地区域。在这种情况下，在检查对象的MR图像中对位置标记的确定的位置进行成像。

如果根据第二备选方案，位置标记1被布置在远离器械的感兴趣部分位置的位置（例如其柄或与感兴趣部分刚性地连接的另一部分），并且假设两个位置具有已知的彼此空间关系，从位置标记1的确定位置和所述空间关系来计算器械的感兴趣部分的位置。在这种情况下，位置标记1的位置不被成像，但是仅被确定，并且然后通过在检查对象的MR图像中生成相关指示符，对器械的感兴趣部分的计算位置进行成像，由此当操作员适当地引导器械时，他能够观察该指示符朝向目的地区域的运动。

位置标记1优选地生成三个不同的标记信号（MR信号），其中，每个标记信号被供应到三个输出线中的每一个上的分集开关5。优选地，通过如参考图5至7解释的位置标记的RF线圈中的每一个，生成每一个标记信号。因此，位置标记1优选地包括三个线圈，其中，这些线圈的每个具有如上文解释的主辐射/灵敏度的至少一个方向，并且被取向，使得这些方向彼此正交。

已经披露，位置标记1在MR成像装置的检查空间内的平移运动（即，沿着直线或曲线运动路径运动）和/或旋转运动的独立性，总是三个正交RF线圈中的至少一个接收（或在用于激励MR信号的位置标记的的情况下激励）MR信号，所述MR信号具有充足的信号强度或充足的信噪比，足够准确地确定位置标记在检查对象的MR图像内的位置和/或对其进行成像，由此操作员能够例如可靠地将介入性或非介入性器械（其配备这样的位置标记1）引导到在检查对象处或检查对象内的期望位置或目的地区域。为了达到某些（更大）目的地区域，当位置标记1仅包括两个线圈，在以上意义上所述线圈的每个具有被取向为彼此正交的主辐射方向，甚至可以是充足的。

通常，提供与位置标记连接的上述电路布置，用于总是选择具有最高信号强度和/或最高信噪比、或其信号强度和/或信噪比超过预定阈值的MR信号中的一个（由位置标记1供应）并将其馈送至输出A。

因此，分集开关5包括针对位置标记1的两个或三个输入终端、一个输出终端和一个控制终端，所述一个控制终端与控制单元8连接。

根据该第一实施例，提供分集开关5和控制单元8，用于对分集开关5的输入终端处的两个或三个标记信号（MR信号）关于其信号强度和/或信噪比彼此进行比较，并且用于选择一个标记信号作为MR输出信号并且将其供应到分集开关5的输出终端，所述MR输出信号具有最高信号强度或优选地具有最高信噪比。

另外，提供分集开关5和控制单元8，用于持续地或在预定时间间隔内重复所述比较和选择，并且如果接收到的MR信号中的另一个比目前选择的MR输出信号具有更高的信号强度和/或更高的信噪比，用于选择其作为MR输出信号，由此接收到的MR信号中的一个总是被选择作为MR输出信号，所述MR输出信号具有所有接收到的MR信号的最高信号强度和/或最高信噪比。

备选地，选择的MR输出信号的信号强度和/或信噪比能够与相关预定阈值进行比较。更详细地，如果选择的MR输出信号的信号强度和/或信噪比达到或低于相关阈值，则评估其他MR信号中的任意一个是否具有优选超过相关阈值的更高的信号强度和/或更高的信噪比。如果探测到这样的MR信号，其被选择作为新的MR输出信号，并且只要MR输出信号具有超过或等于预定阈值的信号强度和/或信噪比，则基于这个新的MR输出信号来进行位置标记1的位置的确定。

优选地，预定阈值，使得如果信号强度或信噪比达到或低于相关阈值，则不再确保位置标记的位置的可靠的确定或成像。另外，上述两个备选方案也能够彼此进行组合。

优选地，分集开关5也包括模数转换器和/或FPGA设备，其允许在分集开关5内进行对MR信号的上述处理。尤其，这样的额外的电路可以在分集开关5内进行对原始数据的数字化。结果，分集开关5与MR成像装置或用于确定标记1的位置并对其进行成像的其他硬件之间的数据链的规范是显著不严格的，并且也可以是光学的。

在如上文解释的将选择的MR输出信号（优选地经由光纤）发射到MR成像装置之后，尤其关于其频率进一步分析MR输出信号，以便以已知的方式基于由相关MR成像装置生成的RF激励场和梯度磁场来确定标记1的位置，并且以便在有需要的情况下，在如上文解释的检查对象的生成的MR图像内生成标记1的相关指示。

图2示出了根据本发明的位置标记系统的第二实施例。用相同或相应的参考标记来指代与在图1中相同或相应的组件。基本上，下文将仅仅解释与第一实施例的差异。

位置标记1包括第一RF线圈、第二RF线圈和第三RF线圈11、12、13，其中每个具有主辐射/灵敏度的方向，并且其中，RF线圈被取向，使得如上文解释的这些方向至少基本上彼此正交。

每个RF线圈11、12、13与相关常规调谐和匹配电路111、121、131的输入终端连接。提供这些调谐和匹配电路，用于调谐RF线圈使其在众所周知的检查对象的相关RF/MR频率处共振。可以应用各种不同的匹配电路，例如，PI-匹配、共振匹配和许多其他方案。通常，RF线圈被匹配为当用于接收MR信号时的最低噪声和当用于发射RF信号时能量输送的适当阻抗，以激励MR信号。

调谐和匹配线圈111、121、131的输出终端与已知任选的去耦单元4的输入终端连接，优选提供所述去耦单元4，以便在必要的情况下抑制三个线圈11、12、13之间任意可能的剩余耦合。

去耦单元4（或在省略去耦单元4的情况下，三个调谐和匹配线圈111、121、131）的输出终端与分集开关5的输入终端连接，其中，为RF线圈11、12、13中的每一个提供每一个输入终端。分集开关5的一个输出终端与模数转换器6的输入终端连接。模数转换器6将分集开关5的模拟输出信号转换成数字MR输出信号，尤其是光学MR输出信号，其经由模数转换器6的第一输出终端被发射到其他处理单元，尤其是MR成像装置，用于位置确定。如果需要，能够再次提供电光转换器（未显示），用于将模数转换器的输出信号转换成光学MR输出信号。

另外，提供驱动单元7，其输入终端与模数转换器6的第二输出终端连接，并且其输出终端与分集开关5的控制输入部连接，以进行相同的控制。

根据该第二（和以下）实施例，优选地提供模数转换器6，不仅用于将在其输入部的模拟MR信号转换成数字输出信号，而且用于评估MR信号关于其信号强度和/或信噪比，以及用于将这些参数中的至少一个与如上文解释的相关预定阈值进行比较。如果这些参数中的一个达到或低于相关阈值，将信号提交到驱动单元7，使得驱动单元7控制分集开关5以将三个模拟MR信号中的另一个切换到模数转换器6的输入部。如果这个新的MR信号超过相关阈值，其作为新的MR输出信号被馈送到电路布置的输出终端A，用于位置标记1的位置确定。否则，将三个模拟MR信号的下一个切换到模数转换器6，并且与阈值进行比较等，直到找到超过阈值中的至少一个或具有由位置标记的RF线圈中的任意一个接收的MR信号的最高信号强度和/或最高信噪比的MR信号。

图3示出了根据本发明的位置标记系统的第三实施例。利用相同或相应的参考标记指代与在图1和2中相同或相应的组件。基本上，下文将仅仅解释与第二实施例的差异。

位置标记1同样包括如上文解释的进行取向的第一RF线圈、第二RF线圈和第三RF线圈11、12、13。

RF线圈11、12、13与分集开关5连接，同样通过如上文解释的模数转换器6和驱动单元7来控制所述分集开关5。分集开关5的输出部与已知的调谐和匹配电路9的输入部连接，用于调谐和匹配RF线圈11、12、13中的一个，所述匹配RF线圈11、12、13中的一个通过分集开关5与调谐和匹配电路9的输入部连接。该实施例具有以下优势，与根据图2的第二实施例（其包括针对每个RF线圈的每一个调谐和匹配电路111、121、131）相比，仅需要一个调谐和匹配电路9，并且能够有效消除RF线圈11、12、13之间的任意耦合，无需如图2中指示的额外的去耦单元4。

调谐和匹配电路9的输出部与模数转换器6的输入部连接，同样用于将模拟MR信号转换成数字MR输出信号，并且用于将MR输出信号的信号强度和/或信噪比与如上文解释的相关预定阈值进行比较。如果信号强度和/或信噪比达到或低于相关预定阈值，则相关控制信号被供应到驱动单元7，如上文解释的，所述驱动单元7控制分集开关5，使得三个RF线圈输出信号中的另一个与分集开关5的输出部连接，由此超过相关阈值（或具有由RF线圈中的任意一个接收的MR信号的最高信号强度和/或最高信噪比）的MR输出信号被供应到电路布置的输出终端A，用于位置标记的位置确定。

图4示出了根据本发明的位置标记系统的第四实施例。该位置标记系统包括多个位置标记1、2、3、…n，其每个优选地包括三个（或仅仅两个）线圈（未指示），并且优选地包括如上文解释的每一个调谐和匹配电路（未指示）。

每个位置标记1、2、3、…n与分集开关51、52、53、…n连接，所述分集开关51、52、53、…n的输出部的每个与每一个模数转换器61、62、63、…n连接。提供模数转换器61、62、63、…n，用于控制共同的驱动单元75，所述共同的驱动单元75切换如上文解释的所有分集开关51、52、53、…n。备选地，能够为每一个模数转换器61、62、63、…n提供每一个驱动单元，用于控制如上文解释的每一个分集开关51、52、53、…n。例如，经由共同的电缆或光纤通过多路复用能够发射模数转换器61、62、63、…n的MR输出信号A1、A2、…An，以进一步处理和确定众所周知和上文解释的相关位置标记1、2、3、…n的位置和/或对其进行成像。

优选地，以集成电路或芯片的形式实现上文描述的电路布置，所述电路布置用于评估和选择由相关位置标记接收的MR信号，所述集成电路或芯片被布置为在共同的载体上与相关位置标记一起，提供所述共同的载体用于被附接或被集成到介入性或非介入性器械。另外，这样的位置标记系统也能够包括相关小电池，其用于为电路布置供应电功率。这种情况下，要求仅仅一个连接线，尤其以光纤形式的一个连接线，用于将选择的MR输出信号发射到MR成像装置，以确定位置标记的位置和/或对其进行成像。备选地，经由光纤并通过激光源也能够向电路布置供应所需的电功率，在MR成像装置的边上提供所述激光源。

图5示出了根据本发明的位置标记1的第一实施例。其包括第一RF线圈11、第二RF线圈12和第三RF线圈13。RF线圈的每个基本上是包括已知形式的很多绕组的圆柱形线圈。

圆柱形RF线圈11、12、13具有沿圆柱体的轴（即，垂直于线圈）延伸的主辐射和灵敏度方向。第一RF线圈11被取向，使得其主辐射的方向被导引沿x轴，第二RF线圈12被取向，使得其主辐射的方向被导引沿y轴，并且第三RF线圈13被取向，使得其主辐射的方向被导引沿z轴，由此主辐射的三个方向彼此正交。

根据该实施例，第一RF线圈11围住第二RF线圈和第三RF线圈12、13，并且第二RF线圈12围住第三RF线圈13。由此，能够获得非常紧凑和小的设计，并且因此局部体积是小的，通过三个RF线圈接收来自所述局部体积的MR信号（或激励所述局部体积中的MR信号），由此位置标记1能够确定点状位置。另外，尤其由于这三个线圈极为接近，确定位置同样独立于某个RF线圈，其MR信号被选择作为MR输出信号用于如上文解释的位置确定。

图6示出了根据本发明的位置标记1的第二实施例。其包括第一线圈11、第二线圈12和第三线圈13，其中，第一RF线圈11的主辐射/灵敏度的方向被导引沿x轴，第二RF线圈12的主辐射/灵敏度的方向被导引沿y轴，并且第三RF线圈13的主辐射/灵敏度的方向被导引沿z轴。

三个RF线圈11、12、13是基于PCB的线圈，其以扁平导体结构或条状线的形式被应用在介入性或非介入性器械或其部分（例如，导管或杆的部分）的表面上或其主体C内。第一RF线圈和第二RF线圈11、12例如在纵向形状上并且沿着主体C的纵（轴）向延伸，而第三线圈13例如沿着其圆周方向围绕主体C进行绕线，由此其在垂直于主体的纵轴的平面上延伸。

最后，图7示出了根据本发明的位置标记1的第三实施例，其包括仅两个RF线圈，即，第一RF线圈11和第二RF线圈12，其中，第一RF线圈11的主辐射/灵敏度的方向被导引沿x轴，并且第二RF线圈12的主辐射/灵敏度的方向被导引沿y轴。

两个RF线圈11、12也同样是基于PCB的线圈，其以扁平导体结构形式被应用在介入性或非介入性器械（例如，导管或杆的部分）的主体C的表面上。备选地，能够以导线的形式提供RF线圈，所述导线相对于主体C的横截面具有倾角地围绕主体C进行绕线（所述主体C的横截面垂直于主体C的轴延伸）。

只要RF线圈具有至少一个主辐射/灵敏度的方向，也能够使用RF线圈的其他设计，例如，蝶形、螺旋形、环形、曲形、或鞍状线圈设计或所有这些线圈设计的组合。

通过对如上文解释的至少两个和优选三个这样的RF线圈进行取向，独立于器械相对于MR成像装置的检查空间内的RF激励场或静态B₀场的当前的平移、倾斜或旋转运动或取向，联系上述MR信号评估，确保位置标记的可靠的位置确定和跟踪，以及由此介入性或非介入性器械的相关尖端或其他感兴趣部分的可靠的位置确定和跟踪。

除上述介入性器械之外，根据本发明的位置标记也能够与RF表面线圈集成。这种情况下，不再需要对齐RF表面线圈和检查对象。

另外，尤其在使用位置标记以激励MR信号的情况下，也能够使用标记材料，如氟19，例如其由位置标记1的RF线圈围住，并且其具有不同于检查对象的材料的拉莫尔频率的拉莫尔频率，以便确定如在以上介绍部分中解释的位置标记1的位置。所有这些适用于本发明的所有实施例。

另外，以根据本发明的位置标记的形式也能够提供在如以上介绍部分中提到的被动标记。由此，能够提供无线位置标记系统，其仅由如上文解释的一个或多个位置标记组成。这样的被动标记的主要优势在于，能够提供不需要RF电缆的MR安全导航。

然而，参考图1至图4，如上文解释的位置标记系统也能够配备发射器单元，用于将选择的MR输出信号无线发射到接收器单元，所述接收器单元被放置远离位置标记系统的MR成像装置处。这样的情况下，能够以集成电路或芯片连同在相关介入性设备处的位置标记的形式提供分集开关、模数转换器和发射器单元。

另外，代替仅仅接收MR信号，额外地或备选地，也能够使用位置标记1的RF线圈作为RF发射线圈，用于发射RF信号，以便在围绕或邻接位置标记1的检查对象的局部体积中激励MR信号，在以上介绍部分中解释的MR图像中能够使局部体积是可见的，其中，激励MR信号之后，随后能够通过位置标记1的RF线圈或通过MR成像装置的相关全身线圈接收这些MR信号。

在这种情况下，提供分集开关，通过所述分集开关选择RF线圈中的一个用于发射RF激励场，这导致具有所有RF线圈的最高强度和/或最高信噪比的MR信号。

更详细地，通过评估单元控制分集开关，在第一步骤中，所述评估单元通过RF线圈中的每一个评估在连续RF激励上成功接收的MR信号，并且对这些信号关于其信号强度和/或其信噪比彼此进行比较，并且然后在第二步骤中控制分集开关，使得选择位置标记中的一个RF线圈用于发射RF激励场，这导致具有最高信号强度和/或最高信噪比的MR信号。如果该信号强度或信噪比达到或低于相关预定阈值，则重复上述第一步骤和第二步骤。

尽管在附图和上述描述中已经详细图示并描述了本发明，这样的图示和描述被认为是说明性或范例性的并非限制性的，并且本发明不限于公开的实施例。对上文中描述的本发明实施例的变型是可能的，而不脱离由所附权利要求定义的本发明范围。

在通过位置标记发射RF信号以局部激励所述局部体积中的MR信号的情况下，也能够适用本发明的上述原理。

在这种情况下，通过位置标记发射的RF信号被输入到电路布置，并且提供电路布置，用于驱动RF线圈，并且用于从位置标记的RF线圈中选择一个，以发射输入的RF信号，所述选择的RF线圈通过发射RF信号来激励MR信号，所述MR信号具有由所述RF线圈的任意一个激励的MR信号的最高信号强度和/或最高信噪比。

为了这个目的，优选地，由电路布置选择并且驱动位置标记的RF线圈中的任意一个，用于发射RF信号，并且只要激励的MR信号具有高于或等于预定阈值的信号强度和/或信噪比，则保持这个选择。如果该信号强度和/或信噪比达到或低于该阈值，则电路布置选择位置标记的RF线圈的另一个，用于发射输入RF信号，所述选择的位置标记的RF线圈的另一个激励具有超过预定阈值的信号强度和/或信噪比的MR信号，或其激励具有由RF线圈中的任意一个激励的MR信号的最高信号强度和/或最高信噪比的MR信号。之后，激励的MR信号的信号强度和/或信噪比被监测并且与阈值进行比较等等。

通过相关MR成像装置的RF天线或通过位置标记能够接收由相关RF线圈激励的MR信号。接收到的MR信号能够与相关MR成像装置中或电路布置中的阈值进行比较。

用于对位置标记或介入性或非介入性器械的感兴趣部分进行成像的方法优选地通过计算机程序实施，在计算机或作为MR成像装置的一部分的可编程微处理器模块上运行所述计算机程序。因此，优选地在MR成像装置中实现计算机程序。如果MR成像装置配备通向因特网的接口，当MR成像装置或其组件与因特网连接时，优选地改编程序，使得其能够被下载到MR成像装置或其组件中的一个。否则，计算机程序被存储在计算机可用介质上，并且以计算机程序产品的形式提供所述计算机程序，用于使其以已知方式安装在计算机或MR成像装置的可编程微处理器模块上。

通过研究附图、公开内容和所附权利要求书，本领域技术人员在实践所主张的本发明的过程中，能够理解和实现所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他要素或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除复数。有些手段记载在相互不同的从属权利要求中，这一事实并不表示不能用这些手段的组合来获益。计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，诸如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分的光学存储介质或固态介质，但也可以以其他形式分布，诸如经由因特网或其他有线或无线通信系统。在权利要求中的任何参考标记不应被解释为限制范围。

Claims (9)

1.一种在磁共振(MR)成像装置中使用的系统，所述系统包括：

位置标记(1)，其包括至少第一射频(RF)线圈和第二射频(RF)线圈(11、12)，所述第一射频线圈和第二射频线圈(11、12)具有被取向为至少基本上彼此正交的主辐射灵敏度的方向，用于向检查对象的局部体积以及从检查对象的局部体积提供信号和接收信号中的至少一个，所述第一射频线圈和所述第二射频线圈各自包括至少一个绕组，所述局部体积至少部分地围绕或邻接所述位置标记(1)；以及

电路布置，其与所述位置标记连接，并且被配置为：

利用分集开关(5)从所述位置标记(1)的所述至少第一射频线圈和第二射频线圈(11、12)中的任意一个接收的磁共振信号中选择一个并且用于将相同的磁共振信号馈送至所述电路布置的输出部，所述相同的磁共振信号具有由所述位置标记的所述至少第一射频线圈和第二射频线圈中的任意一个接收的所述磁共振信号的最高信号强度和/或最高信噪比，其中所述电路布置和所述位置标记被一起布置在共同载体上，

其中所述电路布置被提供用于对所述磁共振信号的所述选择，并且所述电路布置包括控制单元(8)，其用于将由所述位置标记(1)的所述至少第一射频线圈和第二射频线圈(11、12)接收的所述磁共振信号的信号强度和/或信噪比彼此进行比较或与预定阈值进行比较，并且用于控制所述分集开关。

2.根据权利要求1所述的系统，

其中，所述电路布置还用于驱动所述位置标记(1)的所述射频线圈(11、12)，以发射被输入至所述电路布置的射频信号，并且从所述射频线圈(11、12)中选择用于发射被输入的射频信号的一个射频线圈，所述用于发射所述被输入的射频信号的所述一个射频线圈激励具有由所述射频线圈中的任意一个激励的所述磁共振信号中的最高信号强度和/或最高信噪比的磁共振信号。

3.根据权利要求1所述的系统，

其中，所述位置标记(1)还包括第三射频线圈(13)，其具有主辐射灵敏度的方向，所述第一射频线圈、所述第二射频线圈和所述第三射频线圈(11、12、13)被布置使得其各自的主辐射灵敏度的方向至少基本上彼此正交。

4.根据权利要求1所述的系统，

其中，所述第一射频线圈(11)至少基本上围住所述第二射频线圈(12)。

5.根据权利要求3所述的系统，

其中，所述第一射频线圈、所述第二射频线圈和所述第三射频线圈(11、12、13)被布置在共同的载体上。

6.根据权利要求3至5中的任一项所述的系统，其中，所述位置标记(1)被布置在器械中，并且其中，在所述磁共振(MR)成像装置中使用所述系统对所述器械的位置进行成像。

7.根据权利要求6所述的系统，

其中，所述第一射频线圈、所述第二射频线圈和所述第三射频线圈(11、12、13)中的至少两个射频线圈包括被应用在所述器械或所述器械的一部分的表面上的条状线或导线。

8.一种在磁共振(MR)成像装置中借助权利要求1-7中的任一项所述的系统对器械的位置进行成像的方法，其中，在所述器械中布置位置标记(1)，所述方法包括以下操作：

在检查对象中提供所述位置标记(1)，所述位置标记包括至少第一射频(RF)线圈和第二射频(RF)线圈(11、12)，所述第一射频线圈和第二射频线圈(11、12)具有被取向为至少基本上彼此正交的主辐射灵敏度的方向，用于向所述检查对象的局部体积以及从检查对象的局部体积提供信号和接收信号中的至少一个，所述局部体积至少部分地围绕或邻接所述位置标记(1)；

驱动所述至少第一射频线圈和第二射频线圈(11、12)，以发射用于激励磁共振信号的射频信号；

选择所述磁共振信号中的一个，其具有超过预定阈值的信号强度和信噪比中的至少一个，并且具有所述磁共振信号的所述最高信号强度和所述最高信噪比中的至少一个，

基于选择的磁共振信号来确定所述位置标记的位置，并且在所述检查对象的MR图像中对相关位置指示符进行成像，

如果所述选择的磁共振信号的所述信号强度和所述信噪比中的所述至少一个低于所述预定阈值，则重复所述的选择和确定的操作。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括将所述位置标记(1)布置在远离所述器械的一部分的第一位置的远程位置处的操作，其中，所述远程位置和所述第一位置具有彼此已知的空间关系，并且其中，所述确定的操作包括以下操作：

基于所述选择的磁共振信号来确定所述位置标记的所述位置，

基于所述位置标记的确定位置和所述位置标记的所述远程位置和所述器械的所述部分的所述第一位置之间的所述已知的空间关系来确定所述器械的所述部分的所述位置，以及

在所述部分的所述确定位置处的所述MR图像中对相关位置指示符进行成像。