CN104076309A - 用于磁共振图像数据组校正的方法及相应磁共振设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于借助磁共振设备（9）对运动的检查对象（11）的至少一个磁共振图像数据组的校正（5）的一种方法、一种计算机程序产品和一种计算机可读取存储媒介（27）。在通过导航装置测量（2）和借助外部标记（3）采集用于检查对象（11）的位置确定的两种不同类型的位置数据之后，根据第一和/或第二位置数据校正用于拍摄和/或重建所述至少一个磁共振图像数据组的拍摄参数和/或重建参数。
Description
技术领域
本发明涉及用于借助磁共振设备对运动的检查对象的至少一个磁共振图像数据组进行校正的一种方法、可以执行此种方法的相应的计算机程序产品、一种电子可读取的数据载体以及为此的磁共振设备。
背景技术
磁共振断层造影术（MRT）是一种成像方法，其可以产生存活生物体（如人类）的高分辨率的截面图。患者被放置在恒定磁场B0中。借助梯度线圈将FOV（Field of view）中的外磁场如此修改，使得一方面选择体层（）另一方面进行所生成的磁共振（MR）-信号的位置编码。在接下来的MR-信号重建的情况下例如通过傅立叶变换生成所选择的层的图像，所述图像被用于医学诊断。MR-信号的生成和探测借助高频系统发生，其包括将高频（HF）-激励线圈入射到患者中的的发射天线和探测所发射的HF-共振信号并且将其传输用于图像重建的接收天线。通过选择合适的脉冲序列（例如自旋回波序列或梯度回波序列）以及对此所附属的序列参数，可以将MR-图像的对比度根据诊断学的问题设置多样化地改变。所述MRT对身体结构成像并且相应地表示了一种结构上的成像方法。
在MR-拍摄期间的运动（例如应该借助MR检查的患者的呼吸运动），在磁共振成像中特别是在检查胸部和腹部的器官，尤其由通过患者的呼吸运动影响的检查区域的情况下，会导致伪影，例如所谓的鬼影（英“ghosting”），导致模糊（英语“blurring”）和/或导致在所生成的图像中的强度损失以及导致在所生成的图像之间的配准错误。这样的伪影可能使例如通过医生的基于此图像的诊断结果变得困难并且可能导致例如病变被忽略。
在现有技术中存在多种技术，以便降低由例如呼吸运动所引起的伪影。一种这样的技术是触发用于根据呼吸运动来采集磁共振图像数据的触发信号或是一般地所谓呼吸门控（Atemgating）。呼吸门控是一种在MR-测量期间采集患者的呼吸并且将所获得的测量数据相对应的技术。在呼吸门控的情况下仅仅当所采集的呼吸运动满足特定预先给出的标准时，才将测量数据用于重建。
在这里患者的呼吸可以借助外部传感器（例如空气枕头）或借助MR-信号（所谓的导航装置）来探测。导航装置通常是短的序列，所述序列采集例如隔膜（Diaphragma）或检查对象内的其它信号源的信号，它们的运动与患者的呼吸相关。通过隔膜或其它信号源的位置可以追踪呼吸运动。
在借助导航装置的呼吸门控的情况下将导航装置序列例如与成像序列交错并且将通过导航装置测得的隔膜位置与紧接着在之后（或之前）收集的成像数据对应。
可以区分回顾性（retrospektive）和前瞻性（prospektive）呼吸门控。
在回顾性呼吸门控的情况下采集在MR-测量期间的呼吸运动并且记录，但是不做评估，而是多次测量待采集的k空间。为了重建，仅考虑所测得数据的一部分，优选是这样的部分，在所述部分中呼吸信号位于围绕在一个突出的呼吸位置附近的特定的窗（Fenster）内。如果特定的、用于图像重建所必须的k-空间数据点多次在突出的窗内被测量，那么可以将数据平均。如果与之相反数据点始终在窗口外被测量，则可以使用与突出位置偏差最小的那个数据点用于重建。
在前瞻性呼吸门控的情况下在测量期间对于借助呼吸传感器测量的、生理学的呼吸信号（例如借助导航装置序列测量的隔膜位置）进行评估并且基于所采集的生理学信号控制MR-测量。在最简单的实施形式中，即所谓的接受/拒绝-算法（Acceptance/Rejection-Algorithmus,ARA），一直重复成像数据点（以及可能情况下对应的导航装置序列）的测量，直至生理学信号落入之前定义的接受窗内。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种用于借助磁共振设备对运动的检查对象的至少一个磁共振图像数据组进行校正的方法。
该技术问题通过具有本发明技术特征的解决方案来解决。该技术问题更进一步通过具有本发明技术特征的磁共振设备、具有本发明技术特征的计算机程序产品以及具有本发明技术特征的计算机可读取存储媒介来解决。具有优势的本发明的设计方案在从属权利要求中给出。
本发明利用对用于检查对象的位置确定的两种不同类型的位置数据的采集，来根据第一和/或第二位置数据校正用于拍摄和/或重建所述至少一个磁共振图像数据组的拍摄参数和/或重建参数。
在此提供一种用于借助磁共振设备对运动的检查对象的至少一个磁共振图像数据组进行校正的方法，具有如下步骤：
-借助导航装置测量采集检查对象的第一位置数据；
-借助外部的、附着到检查对象上的标记采集第二位置数据；
-借助磁共振设备采集至少一个磁共振图像数据组和
-根据第一和/或第二位置数据校正用于拍摄和/或重建所述至少一个磁共振图像数据组的拍摄参数和/或重建参数。
将两种本质上不同的用于检查对象的位置确定的方式相互组合，它们的优点可以在对于拍摄参数和/或重建参数的校正以及在图像重建和/或图像评估中有益地被使用。借助导航装置测量采集第一位置数据具有优点，即直接获得检查对象内的信号源的数据，所述检查对象的运动例如与患者的呼吸相关联，而借助外部的、附着到检查对象上的标记采集第二位置数据具有优点，即位置数据可以很准确地且与MR-拍摄无关地持续性被探测。两种方式的组合随之贡献于精确度的提高，既涉及到检查对象的位置确定，尤其是检查对象的与磁共振图像数据组的采集有关的子区域，又涉及到拍摄参数和/或重建参数的校正以及图像数据组的最后的伪影消除。
在优选的实施形式中借助来自导航装置测量的第一位置数据来平衡通过外部标记采集的第二位置数据和/或检查其相容性。以此方式可以采集，例如一般在检查对象外侧附着的标记是否相对于检查对象内部的点已经移动了。如此例如在患者的皮肤上附着的标记可以相对于患者的颅骨和随即患者的大脑反方向地移动，这会导致图像拍摄中的更多的伪影。
在具有优势的实施形式中，第一位置数据的采集与第二位置数据的信息相关。因为导航装置测量仅仅在特定的时间点可以被执行，因为该导航装置测量中断或至少干扰检查的继续，有利的是，当源自借助外部标记的位置采集的信息为此可以被集合时，以确定或触发明确的导航装置测量的测量时间点。这样可以保证顺利的检查流程。源自第二位置数据的信息也可以被用作第一位置数据采集的校准。
在另外的设计形式中借助源自导航装置测量的第一位置数据来校准第二位置数据的采集。近似如在第一位置数据采集的校准的情况下当然也可以类似地借助源自导航装置测量的第一位置数据来校准第二位置数据的采集。
在根据本发明的实施中拍摄参数和/或重建参数的校正包括梯度参数的重新校正。如此运动伪影可以预期地、在至少一个磁共振图像数据组的采集之前被修正。
在本发明的范围内还准备一种用于修正运动的检查对象的图像数据组的磁共振设备。在此所述磁共振设备包括采集单元、处理单元、控制装置和输出单元并且为了执行而具有以下步骤：
-通过采集单元借助导航装置测量来采集检查对象的第一位置数据；
-通过采集单元借助外部的、附着到检查对象上的标记来采集第二位置数据；
-借助采集单元采集至少一个磁共振图像数据组和
-借助处理单元根据第一和/或第二位置数据校正用于拍摄和/或重建所述至少一个磁共振图像数据组的拍摄参数和/或重建参数。
另外本发明描述了一种计算机程序产品，尤其是计算机程序或软件，其可以被加载到磁共振设备的可编程控制器或计算单元中的存储器上。当所述计算机程序产品在磁共振设备的控制器或控制装置中运行时，借助该计算机程序产品可以执行前述的根据本发明的方法的所有或不同的实施形式。在此所述计算机程序产品或许需要程序组件，例如数据库和辅助函数，以便实现本方法的相应的实施形式。换句话说应该借助针对所述计算机程序产品的权利要求保护尤其是计算机程序或软件，借助所述计算机程序或软件可以执行上述的根据本发明的方法的实施形式或者说所述计算机程序或软件执行该实施形式。在此所述软件可以是还必须被编译和连接（gebunden）或仅仅必须被解释的源代码，或者是为了执行仅仅还要在相应的计算单元中加载的可执行软件代码。
此外本发明涉及到一种计算机可读取存储媒介，例如为DVD、磁带或USB棒，其上存储有电可读取控制信息，尤其是软件。当该控制信息从数据载体中读出并且存储在磁共振设备的控制器或计算单元中时，可以执行前述方法的所有根据本发明的实施形式。
根据本发明的磁共振设备、根据本发明的计算机程序产品和根据本发明的计算机可读取存储媒介的优点在本质上对应于根据本发明的方法的前面详细解释的优点。在这里提到的特征、优点或替代的实施形式同样也适用于其它要求保护的内容并且反之亦然。换句话说例如针对设备的具有的权利要求，也可借助联系本方法描述或要求保护的特征继续改进。本方法的相应的功能性特征在此通过相应的具体模块，尤其是通过硬件模块被构造。
附图说明
以下结合在附图中示出的实施例具体描述和解释本发明。其中：
图1是根据本发明的磁共振设备的示意性图示，并且
图2是根据本发明的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出磁共振设备9（磁共振成像或核自旋断层造影设备）的示意性图示。在此磁共振设备9的基础磁体10生成时间上恒定强磁场用于在检查对象11的检查区域，例如检查台12上的为了检查而被推到磁共振设备9中的人体的待检查的部分内核自旋的极化或对齐。对于核自旋共振测量所必需的基础磁体10的高均匀性被定义在典型的球状测量体积M内，在其之中推入有检查对象11。为了支持均匀性要求以及尤其为了消除时间上不变的影响，所述磁共振设备在合适的位置包括有由铁磁体材料制成的所谓匀场薄板9。当时间上不变的影响是不希望的时，其通过匀场线圈13被消除。其在生成非线性梯度的情况下也可以投入使用。
基础磁体10同样用作磁共振设备9的圆筒状梯度场系统14的壳体，所述梯度场系统14包括三个子线圈。每个子线圈由磁共振设备9的放大器17供电以用于在笛卡尔坐标系的各个方向上生成线性（也是时间上可变的）梯度场。梯度场系统14的第一子线圈在此在x-方向上生成梯度Gx，第二子线圈在y-方向上生成梯度Gy并且第三子线圈在z-方向上生成梯度Gz。此外通过梯度场系统14还生成非线性梯度。放大器17包括数字-模拟-转换器DAC，其由磁共振设备9的序列控制器15控制以便时间正确地生成梯度脉冲。
此外磁共振设备9包括至少一个高频天线16，其将由磁共振设备9的高频功率放大器释放的高频脉冲转换为磁性交变场用于检查对象11或者检查对象11的待检查区域的原子核的激励和核自旋的对齐。每个高频天线16由一个或多个HF-发射线圈和多个HF-接收线圈或以多个组件线圈的环状、优选线性或矩阵状的布置形式存在的HF-接收天线组成。由分别的高频天线16的HF-接收线圈还将从进动的核自旋发出的交变场，也即是说通常通过由一个或多个高频脉冲以及一个或多个梯度脉冲组成的脉冲序列所引起的核自旋回波信号，转换为电压（测量信号），其通过放大器17被提供给高频系统19的高频接收通道18。所述磁共振设备9的高频系统19另外包括发射通道20，在其之中生成用于激励磁性核振荡的高频脉冲。在此分别的高频脉冲因为由设备计算机21预先规定的脉冲序列中序列控制器15中数字化地作为复数列显示。该数列以实部和虚部通过分别的输入端22输送给高频系统19的数字-模拟-转换器DAC并且从那里输送到发射通道20。在发射通道20中将脉冲序列加调制到高频载体信号上，所述高频载体信号的基准频率对应于测量体积中的核自旋的振荡频率。
发射-和接收工作模式的切换通过磁共振设备9的收发滤波器23来进行。高频天线16的HF-发射线圈照射高频脉冲用于激励测量体积M之内的核自旋并且由此产生的回波信号通过HF-接收线圈被扫描。所述对应获得的核振荡信号在接收通道24（高频系统19的第一解调器）中，相位敏感地解调到中间频率并且在模拟-数字-转换器ADC中被数字化。该信号还被解调到频率零。到频率零的解调和实部与虚部的分离在数字化领域（Dom?ne）内的数字化之后在磁共振设备9的第二解调器18中进行，所述第二解调器18与输出端32相连。
通过磁共振设备9的图像计算机25从自如此获得的测量数据中重建MR-图像。测量数据、图像数据和控制程序的管理通过设备计算机或者说一般而言通过磁共振设备9的采集单元21进行。基于利用控制程序的规定，序列控制器15控制分别希望的脉冲序列的生成和相应的k-空间的扫描。在此序列控制器15尤其控制梯度的时间正确地接通、带有定义好的相位振幅的高频脉冲的发射以及核振荡信号的接收。用于高频系统19和序列控制器15的时基由磁共振设备9的合成器26设置以供使用。用于生成例如存储在数据载体27之上的MR-图像的相应控制程序的选择，以及所生成的MR-图像的显示通过终端或者说一般而言通过磁共振设备9的处理单元28来进行，所述处理单元28包括键盘29、鼠标30和输出单元（这里是显示器31）。
图2示出根据本发明的方法的流程图。所述方法包括方法步骤1至6，其中在方法步骤1至6的描述中也使用一部分包括相应关联图1引入的附图标记的描述。
在方法步骤1中开始借助磁共振设备9对运动的检查对象的至少一个磁共振图像数据组的校正并且在方法步骤2期间通过磁共振设备9的采集单元21借助导航装置测量采集检查对象的第一位置数据。在方法步骤2中第一位置数据的采集也可以是取决于源自第二位置数据的信息的。
方法步骤3通过磁共振设备9的采集单元21借助外部的、附着到检查对象上的标记来表示第二位置数据的采集。在方法步骤3中额外地将通过外部标记采集的第二位置数据借助来自导航装置测量的第一位置数据来平衡和/或进行相容性检查。此外可以借助导航装置测量的第一位置数据校准第二位置数据的采集。
在方法步骤4中借助磁共振设备9的采集单元21采集至少一个磁共振图像数据组而在方法步骤5中根据第一和/或第二位置数据借助磁共振设备的处理单元28校正用于拍摄和/或重建所述至少一个磁共振图像数据组的拍摄参数和/或重建参数。拍摄参数和/或重建参数的校正也可以包括梯度参数Gx,Gy,Gz的重新校正。方法步骤6表示根据本发明的校正的结束。
总括来说，本发明涉及用于借助磁共振设备对运动的检查对象的至少一个磁共振图像数据组的校正的一种方法、一种计算机程序产品和一种计算机可读取存储媒介。在通过导航装置测量和借助外部标记采集用于检查对象的位置确定的两种不同类型的位置数据之后，根据第一和/或第二位置数据校正用于拍摄和/或重建所述至少一个磁共振图像数据组的拍摄参数和/或重建参数。
Claims (9)
1.一种用于借助磁共振设备（9）校正（5）运动的检查对象（11）的至少一个磁共振图像数据组的方法，包括以下步骤：
-借助导航装置测量采集（2）检查对象（11）的第一位置数据；
-借助外部的、附着到检查对象（11）上的标记采集（3）第二位置数据；
-借助磁共振设备（9）采集（4）至少一个磁共振图像数据组，和
-根据第一和/或第二位置数据校正（5）用于拍摄和/或重建所述至少一个磁共振图像数据组的拍摄参数和/或重建参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，借助导航装置测量的第一位置数据来平衡通过外部标记采集的第二位置数据和/或检查其相容性。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一位置数据的采集是取决于来自于第二位置数据的信息的。
4.根据上述权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，借助导航装置测量的第一位置数据来校准所述第二位置数据的采集。
5.根据上述权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述拍摄参数和/或重建参数的校正（5）包括梯度参数（Gx,Gy,Gz）的重新校正。
6.一种用于修正运动的检查对象（11）的图像数据组的磁共振设备（9），其中，所述磁共振设备（9）包含采集单元（21）、处理单元（28）、控制装置（15）和输出单元（31），并且构造为用于执行以下步骤：
-通过采集单元（21）借助导航装置测量来采集（2）检查对象（11）的第一位置数据；
-通过采集单元（21）借助外部的、附着到检查对象（11）上的标记来采集（3）第二位置数据；
-借助采集单元（21）采集（4）至少一个磁共振图像数据组，和
-借助处理单元（28）根据第一和/或第二位置数据校正（5）用于拍摄和/或重建所述至少一个磁共振图像数据组的拍摄参数和/或重建参数。
7.根据权利要求6所述的磁共振设备（9），其中，所述采集单元（21）、处理单元（28）、控制装置（15）和输出单元（31）构造为用于执行根据权利要求1至5中任一项所述的方法。
8.一种计算机程序产品，其包括程序并且能够直接加载到磁共振设备（9）的可编程控制装置的存储器中，具有程序资源，以便当程序在磁共振设备（9）的控制装置（15）中被调用时，执行根据权利要求1至5中任一项所述的方法的所有步骤。
9.一种其上存储有电子可读取控制信息的电子可读取数据载体（27），所述控制信息被构造为，使得在使用磁共振设备（9）的控制装置（15）的数据载体（27）的情况下所述控制信息执行根据权利要求1至5中任一项所述的方法。
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