CN104248436A - 采集呼吸周期 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种方法和装置，其用于采集关于至少一个线圈(L1，BC1)的至少一个传送(S12)和/或匹配(s11)的至少一个时间变化的高频技术特性(s参数，s11，s21)，和用于在考虑所采集的特性(s参数，s11，s21)的条件下采集患者(105)的至少一个呼吸运动。
Description
技术领域
本发明涉及用于采集呼吸运动的一种装置和一种方法。
背景技术
用于通过磁共振断层造影来检查对象或患者的磁共振设备(MRT)例如由DE10314215B4和“An Alternative Concept for Non-SequenceInterfering,Contact-free Respiration Monitoring”(Intl.Soc.Mag.Reson.Med.17(2009),753)以及“An Alternative Concept of Non-sequence-interferingPatient Respiration Monitoring”Proc.Intl.Soc.Mag.Reson.Med.16(2008)202)所公知。
在利用MR系统成像的情况下对于大多应用有意义的是，患者在整个测量运行时间(序列)内处于静止(无运动)。在腹部/胸部区域的测量中呼吸会产生强的图像伪影。
已经开发了各种方法，以便能够测量患者的呼吸并且该信息用于触发成像测量或用于事后分类(在呼吸期间)连续拍摄的数据(作为回溯门控retrospektives gating)。
根据至少内部公知的现有技术，使用基于MR的导航器以测量胸膈(Zwerchfell)状态。其是费时间的并且在MR测量的情况下本身花费SAR。
替换地，根据至少内部公知的现有技术使用围绕患者的腹部/胸部拉紧的呼吸带。
此外，存在按照两个ISMRM摘要“An Alternative Concept forNon-Sequence Interfering,Contact-free Respiration Monitoring”(Intl.Soc.Mag.Reson.Med.17(2009),753)和“An Alternative Concept ofNon-sequence-interfering Patient Respiration Monitoring”(Proc.Intl.Soc.Mag.Reson.Med.16(2008)202)的研究方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，优化用于采集呼吸运动的MRT和方法。上述技术问题分别通过独立权利要求的内容来解决。优选的扩展在从属权利要求和说明书中给出。
附图说明
本发明的可能的实施方式的其它特征和优点借助于附图由下面对实施例的描述给出。附图中：
图1示出了按照本发明的通过测量从MRT的身体线圈的一个线圈元件至身体线圈的另一个线圈元件的时间变化的传送来探测呼吸的实施例，
图2示出了按照本发明的通过测量从局部线圈的线圈元件至身体线圈的线圈元件的时间变化的传送来探测呼吸的实施例，
图3-8示例性示出了通过在线圈的传送和/或匹配的情况下测量振幅衰减和/或相位偏移的时间变化来采集呼吸运动，
图9示意性示出了MRT系统。
具体实施方式
图9(尤其也关于技术背景)示出了(位于屏蔽的空间或法拉第笼F中的)成像的磁共振设备MRT101，其具有全身线圈(也称为身体线圈，bodycoil)102，该全身线圈102具有在此为管状的空间103，载有例如检查对象(例如患者)105的身体(带有或不带有局部线圈装置106)的患者卧榻104可以沿箭头z的方向驶入该空间103，以便通过成像的方法(也称为成像的测量)生成患者105的拍摄。在此，在患者身上放置局部线圈装置106，利用该局部线圈装置106在MRT的局部区域(也称为视野或FOV)内可以生成在FOV中的身体105的部分区域的拍摄。局部线圈装置106的信号可以由MRT101的例如通过同轴电缆或经由无线电(167)等与局部线圈装置106连接的分析装置(168、115、117、119、120、121等)进行分析(例如转换为图像、存储或显示)。
为了利用磁共振设备MRT101借助磁共振成像对身体105(检查对象或患者)进行检查，向身体105入射不同的、在其时间和空间特性上彼此最准确调谐的磁场。具有在此为隧道形的开口103的测量室中的强磁体(通常为低温磁体107)产生静态的强主磁场B0，其例如为0.2特斯拉至3特斯拉或更强。位于患者卧榻104上的待检查的身体105被驶入主磁场B0的观察区域FoV(“视野”)中大致均匀的区域。对身体105的原子核的核自旋的激励通过磁高频激励脉冲B1(x,y,z,t)实现，这些高频激励脉冲由在此作为(例如多部分＝108a，108b，108c的)身体线圈108非常简化地示出的高频天线(和/或必要时局部线圈)发射。高频激励脉冲例如由通过脉冲序列控制单元110控制的脉冲产生单元109产生。在通过高频放大器111放大之后，高频激励脉冲被导向高频天线108。在此示出的高频系统仅仅是示意性的。通常在一个磁共振设备101中会使用多于一个脉冲产生单元109、多于一个高频放大器111以及多个高频天线108a、b、c。
此外，磁共振设备101还具有梯度线圈112x、112y、112z，在测量时利用它们入射用于选择性地层激励和用于对测量信号进行位置编码的磁梯度场BG(x,y,z,t)。梯度线圈112x、112y、112z由梯度线圈控制单元114(和必要时通过放大器Vx、Vy、Vz)控制，所述梯度线圈控制单元114与脉冲产生单元109一样与脉冲序列控制单元110连接。
由被激励的(在检查对象中的原子核的)核自旋发出的信号由身体线圈108和/或至少一个局部线圈装置106接收，通过对应的高频前置放大器116放大，并且由接收单元117进一步处理和数字化。记录的测量数据被数字化并以复数值的形式存入k空间矩阵。从该存有值的k空间矩阵借助多维傅里叶变换可以重建所属的MR图像。
对于既可以按照发送模式运行又可以按照接收模式运行的线圈，如身体线圈108或局部线圈106，通过前置的发送-接收开关118来调节正确的信号传输。
图像处理单元119从测量数据中产生图像，将该图像通过操作控制台120显示给用户和/或存储在存储单元121中。中央计算机单元122控制各个设备组件。
目前，在MR断层造影中通常利用所谓的局部线圈装置(Coils，LocalCoils)来拍摄具有高信噪比(SNR)的图像。这些局部线圈装置是紧靠身体105的上面(前部)或下面(后部)或旁边或内部安装的天线系统。在MR测量中，被激励的核在局部线圈的各个天线中感应出电压，该电压然后通过低噪声前置放大器(例如LNA，Preamp)放大并最后被传递到接收电子器件。为了也在高分辨率的图像中改进信噪比，采用所谓的高场设备(1.5T至12T或更高)。如果在MR接收系统上可以连接比现有的接收器更多的单独的天线，则在接收天线和接收器之间设置例如开关矩阵(在此称为RCCS)。该开关矩阵将当前活跃的接收信道(大多是恰好位于磁体的视野中的接收信道)路由到现有的接收器。由此可以连接比现有的接收器更多的线圈元件，因为在全身覆盖的情况下仅须读取位于FoV(视野)或磁体的均匀空间中的线圈。
局部线圈装置106例如一般地表示如下的天线系统：其例如可以由一个或由作为阵列线圈的多个天线元件(特别是线圈元件)组成。这些单独的天线元件例如实施为环形天线(Loops)、蝶形线圈、弯曲线圈或鞍形线圈。局部线圈装置例如包括线圈元件、前置放大器、其它电子器件(外罩波陷波器(Mantelwellensperre)等)、外壳、托架，并且在大多具有带插头的电缆，局部线圈装置可以通过该插头连接到MRT设备上。安装在设备侧的接收器168对由局部线圈106例如经由无线电等接收的信号进行滤波和数字化，并将数据传送到数字信号处理装置，数字信号处理装置从该通过测量获得的数据中大多导出图像或频谱，并且例如为了用户的后续诊断而将其提供给用户和/或进行存储。
按照根据本发明的构造，可以将涉及高频技术特性的至少一个线圈用于测量呼吸运动，该线圈安装在靠近患者处(例如在前部的局部线圈之内)。在此，可以测量至少一个线圈的匹配特性(s11)和/或一个线圈(例如局部线圈)至另一个线圈(例如身体线圈)的传送(S)的传送特性(s21)。
在高频技术中为了描述电气网络而使用S参数(散射参数、分散参数)。在此，S11、S22(普遍为Sii)描述了在网络的输入端i处的特性，值Sii与网络的输入阻抗类似。可以在散射参数和阻抗值之间换算。
S12(普遍为Sij)描述了网络的传输特性，也就是例如当向输入端i中馈入信号时多少/哪些信号到达连接点j。为了测量典型地使用定向耦合器，在网络的每个连接点处安装该定向耦合器。替换地，特别是对于Sij测量也可以使用纯的电压测量设备。
通过患者的呼吸运动改变传送和/或匹配的参数(诸如S参数S21、S11)的振幅或相位，这允许推导出患者的呼吸运动。特别地，使用近身体的线圈通过近身体的线圈至远离身体的线圈(例如身体线圈)的传送的传送测量(s21)来探测呼吸运动可以是具有优势的，因为该测量方法不太敏感地对患者的在测量期间会出现的其它运动(例如手臂运动)作出反应。
特别具有优势的一种方法可以是，在频率稍微位于MRT的MR带宽(例如MRT-HF成像频率)之外的情况下执行该测量。由此，良好的MRT成像测量系统的独立性是可能的，并且可以避免干扰。如果在MRT带宽之内测量特性s11、s21，则例如通过时间上与MR实验错开的对特性S21、S22的测量不应当干扰MRT成像本身。相应的参数的测量例如可以通过已经存在的在身体线圈(body coil)处的测量装置(例如定向耦合器)发生，以及通过新的附加的系统实现。
附入的按照图3-8的测量示例性示出了由于呼吸运动的s参数的调制，仅(例如关于与一个线圈108a的匹配或关于两个线圈108a、108b的传送特性)在身体线圈处或仅在近身体的拾波(Pick-Up)线圈P处测量，或者关于在两个线圈之间的传送而测量(例如在身体线圈的线圈之间或者在局部线圈中的线圈与身体线圈的线圈之间)。调制(例如在传送中的衰减和相位偏移)例如可以在0.05-0.5dB和0.5°-3°相位的区域中，也就是必要时是弱的，但是当MRT系统在电磁屏蔽的环境中时，完全可以可再现地测量该电平差。
按照本发明的构造的优点可以在于，患者的呼吸运动(仅)通过高频技术的测量(例如在试样线圈和局部线圈和/或身体线圈之间的传送)来采集。该测量可以尽可能地独立于(成像的)MR测量本身进行。由此可以接替目前使用的胸膈导航器，这可以实现在腹部/胸部中的MR成像的情况下的优点。
图1示出了按照本发明的通过测量从身体线圈108的(至少)一个线圈元件108a至身体线圈108的(至少)一个另外的线圈元件108b的信号S(例如HF激励信号或仅用于测量呼吸运动的特殊信号)的时间(例如以在穿过特别是患者的路径上的衰减的形式和/或在穿过特别是患者的路径上的相位偏移的形式等)变化的传送来探测呼吸的实施例，其中线圈108a和108b可以是全身线圈108的任意的线圈元件，例如处于身体线圈108的环或纵向棒中。
图2示出了按照本发明的通过测量从局部线圈106的一个线圈L1至作为身体线圈(body coil)108的部件的另一个线圈元件108a、108b的(信号S，例如以耦合形式的)时间(t)(例如以在穿过特别是患者的路径上的衰减的形式和/或在穿过特别是患者的路径上的相位偏移的形式等)变化的传送来探测呼吸运动的实施例。
图3-图8为了解释示例性示出了根据如下高频特性的变化来采集呼吸运动，诸如
-在一个线圈至(另)一个线圈(L1至P、L1至L2、L1至108a、108a至108b、108a至108a)的传送(S)的情况下所测得的振幅衰减和/或
-在线圈之间的传送的情况下所测得的相位偏移和/或
-所测得的线圈的(分别通过S11示出的)匹配。
图3示出了从在患者腹部上定位的局部线圈106(在其中具有拾波线圈L1)至全身线圈108的线圈108a传输的信号S的振幅A的(衰减dB的)时间(t)变化。
图4示出了从在患者心脏上定位的局部线圈106至全身线圈108的线圈108a(作为传送)传输的信号S的振幅A的(衰减dB的)时间(t)变化。
图5示出了从在患者心脏上定位的局部线圈(具有线圈L1)至全身线圈108的线圈108a传输的信号S的相位Phi(单位Grad，度)的时间(t)变化。
图6示出了从在患者腹部上定位的局部线圈106(具有线圈L1)至在患者腹部上的拾波环形线圈(PickUpLoop-Spule)传输的信号S的振幅A的(衰减dB的)的时间(t)变化。
图7示出了从在患者腹部上定位的局部线圈106(具有线圈)至在患者腹部上(和可能的例如也在局部线圈中)布置的拾波环形线圈(例如L1)传输的信号S的振幅A的(衰减dB的)的时间(t)变化，而(在时间段T7中)患者105的手运动。S21在这里几乎没有涉及手运动。该采集相对于患者运动可以是相当稳健(robust)的。
图8示出了从在患者腹部上定位的局部线圈106(具有线圈L1)至全身线圈108的线圈108a传输的信号S的振幅A的(衰减dB的)的时间(t)变化，而(在时间段T8中)患者105的手运动。S21在这里比在图7中更多地涉及手运动。该采集相对于患者运动可以是较少稳健的。
Claims (26)
1.一种用于在磁共振断层造影设备(101)中采集患者(104)的至少一个呼吸运动(At)的方法，
其中，将关于磁共振断层造影设备(101)的至少一个线圈(L1，108a，108b)的匹配(S11)和/或传送(S21，S)的HF特性(s11，s21，A，Phi，图1，图2)的至少一个测得的时间(t)变化，用于采集至少一个呼吸运动(At)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将从至少一个第一线圈(L1，108A)穿过尤其在其呼吸运动的范围内的患者(104)至另一个线圈(108A，108B)的传送(S)的特性(s11，s21，图1，图2)的至少一个测得的变化，用于采集至少一个呼吸运动(At)。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，将从至少一个在患者(104)处定位的第一线圈(L1)穿过尤其在其呼吸运动的范围内的患者(104)至至少一个另外的线圈(108A，108B)的信号(S)的传送的特性(s21，图1)的至少一个测得的变化，用于采集至少一个呼吸运动。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，将从至少一个在患者(104)处在胸腔和/或腹部区域中定位的局部线圈(106)之内布置的第一线圈(L1)穿过患者(104)至作为全身线圈(Body Coil108)的部件的至少一个另外的线圈(108A，108B)的信号的传送的特性(s参数，s21)的至少一个测得的变化，用于采集至少一个呼吸运动。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，将从作为全身线圈(108)的部件的至少第一线圈(108A)至同样作为全身线圈(108)的部件的另一个线圈(108B)的传送(S)的特性(s21，图2)的至少一个测得的时间(t)变化，用于采集至少一个呼吸运动(At)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在至少一个线圈(L1，108a，108b)传送或匹配至少一个线圈(L1，108a，108b)的情况下，测量由于患者(104)的至少一个呼吸运动(At)而时间变化的振幅(A)的衰减和/或相位(Phi)的变化。
7.一种用于采集患者的至少一个呼吸运动的方法，
其中，将关于匹配至少一个线圈(L1，108A，108B)的特性(s11，s21，图1，图2)的至少一个测得的变化，用于采集至少一个呼吸运动。
8.一种用于采集患者的至少一个呼吸运动的方法，
其中，测量至少一个线圈(L1，108a，108b)的关于振幅(A)和/或相位(Phi)的由于患者(104)的呼吸运动而时间变化的匹配。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在频率位于磁共振断层造影设备(101)所使用的MRT-HF频率之外的情况下，执行至少一个线圈(L1，108a，108b)的高频技术特性(s11，s21)的测量。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在频率位于磁共振断层造影设备(101)的MRT-HF频率之内的情况下，执行高频技术特性(s11，s21)的测量，用于采集患者(104)的至少一个呼吸运动，
并且其中，优选执行至少一个线圈(L1，108a，108b)的高频技术特性的测量，用于采集与MRT成像的测量在时间上错开的患者的至少一个呼吸运动。
11.一种用于采集患者的至少一个呼吸运动的方法，
其中，在测量了至少一个第一线圈(L1，108a，108b)的高频技术特性(s11，s21)之后，利用该测量的结果进行MRT的随后的成像的测量的触发和/或为成像而连续拍摄的成像数据的事后的整理。
12.一种用于采集患者的至少一个呼吸运动的方法，
其中，通过在MRT(101)的全身线圈(108)处的尤其也在其他方面应用的耦合器进行和/或通过另外的系统实现至少一个第一线圈(L1，108a，108b)的高频技术特性(s11，s21)的测量。
13.一种用于采集患者的至少一个呼吸运动的方法，
其中，利用优选近身体的拾波线圈(P；L2)进行第一线圈关于其至另一个线圈的传送(S)的高频技术特性(s11，s21)的测量。
14.一种MRT系统(101)，其特征在于，具有装置(110，L1，108a，108b，P)，所述装置(110，L1，108a，108b，P)被构造为，用于采集关于至少一个线圈(L1，108a，108b，P)的传送(S12)和/或匹配(s11)的至少一个时间变化的特性(s11，s21)，
和用于在考虑所采集的特性(s11，s21)的条件下采集患者(104)的至少一个呼吸运动。
15.根据权利要求14所述的MRT系统(101)，其特征在于，具有装置(110，L1，108a，108b，P)，所述装置(110，L1，108a，108b，P)被构造为，将从至少一个线圈(L1，108A)穿过在其呼吸运动(At)的范围内的患者(104)至另一个线圈(108A，108B，L2，P)的传送(S)的高频技术特性(s11，s21，图1，图2)的至少一个测得的变化，用于采集至少一个呼吸运动(At)。
16.根据权利要求14至15中任一项所述的MRT系统(101)，其特征在于，具有装置(110，L1，108a，108b，P)，所述装置(110，L1，BC1)被构造为，将从至少一个在患者(104)处定位的第一线圈(108A，108B，L1，L2，P)穿过在其呼吸运动(At)的腹部和/或胸部范围内的患者(105)至至少一个另外的线圈(108A，108B，L1，L2，P)的传送(S)的以振幅衰减(A)和/或相位偏移(Phi)形式的高频技术特性(s21，图1)的至少一个测得的变化，用于采集至少一个呼吸运动(At)。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的MRT系统(101)，其特征在于，具有装置(110，L1，108a，108b，P)，所述装置(110，L1，108a，108b，P)被构造为，将从至少一个在患者(105)处在胸腔和/或腹部区域中定位的前部的局部线圈(106)之内布置的第一线圈(L1)穿过患者(105)至作为全身线圈(Body Coil108)的部件的至少一个另外的线圈(108A，108B)的信号(S)的传送的特性(s参数，s21)的至少一个测得的变化，用于采集至少一个呼吸运动。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的MRT系统(101)，其特征在于，具有装置(110，L1，108a，108b，P)，所述装置(110，L1，108a，108b，P)被构造为，将从作为全身线圈((Body Coil108)的部件的至少第一线圈(108A)至同样作为全身线圈((Body Coil108)的部件的另一个线圈(108B)的传送(S)的特性(s21，图2)的至少一个测得的时间(t)变化，用于采集至少一个呼吸运动(At)。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的MRT系统(101)，其特征在于，具有装置(110，L1，108a，108b，P)，所述装置(110，L1，108a，108b，P)被构造为，在传送(S)和/或匹配至少一个线圈(L1，108a，108b，P)的情况下，测量由于患者(105)的呼吸运动而时间(t)变化的振幅(A)和/或相位(Phi)的衰减。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的MRT系统(101)，其特征在于，具有装置(110，L1，108a，108b，P)，所述装置(110，L1，108a，108b，P)被构造为，将关于匹配至少一个线圈(L1，108A，108B)的特性(s11)的至少一个测得的变化，用于采集至少一个呼吸运动。
21.根据权利要求14至20中任一项所述的MRT系统(101)，其特征在于，具有装置(110，L1，108a，108b，P)，所述装置(110，L1，108a，108b，P)被构造为，确定至少一个线圈的关于振幅的衰减和/或相位的偏移的由于患者(105)的至少一个呼吸运动而时间(t)变化的匹配。
22.根据权利要求14至21中任一项所述的MRT系统(101)，其特征在于，具有装置(110，L1，108a，108b，P)，所述装置(110，L1，108a，108b，P)被构造为，在频率位于MRT-HF频率之外的情况下，执行至少一个线圈的高频技术特性(s11，s21)的测量。
23.根据权利要求14至22中任一项所述的MRT系统(101)，其特征在于，具有装置(110，L1，108a，108b，P)，所述装置(110，L1，108a，108b，P)被构造为，在频率位于MRT-HF频率之内的情况下，执行高频技术特性(s11，s21)的测量，以用于采集患者(105)的至少一个呼吸运动，
优选执行关于至少一个线圈的高频技术特性的测量，以用于采集与利用MRT(101)进行MRT成像的测量在时间上错开的患者(105)的至少一个呼吸运动。
24.根据权利要求14至23中任一项所述的MRT系统(101)，其特征在于，具有装置(110，L1，108a，108b，P)，所述装置(110，L1，108a，108b，P)被构造为，在测量了至少一个线圈的高频技术特性(s11，s21)之后，利用该测量的结果促使MRT的随后的成像的测量的触发和/或连续成像地拍摄的成像数据的事后的整理。
25.根据权利要求14至24中任一项所述的MRT系统(101)，其特征在于，具有装置(110，L1，108a，108b，P)，所述装置(110，L1，108a，108b，P)被构造为，通过在MRT(101)的身体线圈(108)处的尤其也在其他方面应用的耦合器执行和/或通过附加的系统实现关于至少一个线圈的传送和/或匹配的高频技术特性(s11，s21)的测量。
26.根据权利要求14至25中任一项所述的MRT系统(101)，其特征在于，具有装置(110，L1，108a，108b，P)，所述装置(110，L1，108a，108b，P)被构造为，执行优选为靠近身体的拾波线圈(P；L2)的形式的第一线圈的高频技术特性(s11，s21)的测量。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20141231 |