CN105203977A - 确定磁共振装置的序列协议 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定磁共振装置(5)的序列协议的方法，其中该方法包括下列步骤：确定序列协议的至少一个允许自动改变的参数。确定临时序列协议。采集检查对象(O)的MR数据，以便建立检查对象(O)的概览图。根据概览图匹配临时序列协议。检查匹配后的序列协议是否超过预先确定的刺激边界，从其起存在对检查对象(O)的过大的神经刺激。如果匹配后的序列协议超过预先确定的刺激边界，则这样自动地改变至少一个参数，使得改变后的序列协议不再超过预先确定的刺激边界。在此，改变后的序列协议相应于待确定的序列协议。

Description

确定磁共振装置的序列协议

技术领域

本发明涉及一种用于确定磁共振装置的序列协议的方法以及一种相应地构造的磁共振装置。

背景技术

按照现有技术，建立临时序列协议，将其与当前情况(例如，患者的待检查的身体部分的位置和方向)相匹配。在此，当由于匹配后的MR协议可能导致对患者的神经刺激时，中断工作流程。尤其在为了响应整形外科问题(所谓的正规协议，Ortho-Protokollen)而采集MR图像时，可能由于患者的位置和关节的解剖学取向而在对患者的神经刺激方面造成强烈波动的结果。但是，关于MR协议的特定参数的改变(例如，FoV或时序参数)可能导致超过关于神经刺激的阈值，从而序列协议不可测量并且中断测量或工作流程，以便修订序列协议。

此外，按照现有技术可能出现这样的问题，即，由于患者的待检查身体部分的位置和方向(通常也称为患者的定位或角度)导致通过序列协议的匹配，磁场梯度特性的最大值(特别是磁场梯度的最大上升速率)被超过，这由此同样导致终止或中断测量，以便修订或匹配序列协议。磁场梯度特性的最大值可能被超过，因为在建立临时序列协议时，没有根据取向来计算时序或时间特性，并且没有同时考虑到最坏情况(罕见存在)。

发明内容

因此，本发明的要解决的技术问题在于，将序列协议与患者的待检查的身体部分的位置和取向这样匹配，使得尽可能不出现工作流程或测量的中断。

按照本发明，上述技术问题通过按照本发明的用于确定序列协议的方法、通过按照本发明的磁共振装置、通过按照本发明的计算机程序产品和通过按照本发明的电子可读的数据载体来解决。从属权利要求定义了本发明的优选的和有利的实施方式。

在本发明的范围内提供一种用于确定磁共振装置的序列协议的方法。在此，按照本发明的方法包括下列步骤：

·确定序列协议的一个或多个允许自动改变的参数。在这个步骤中优选地仅确定一个参数(例如，磁场梯度的上升时间)。

·确定临时序列协议。

·根据检查对象的事先采集的MR数据，建立检查对象的概览图。

·根据该概览图自动地匹配临时序列协议。在这个步骤中将临时序列协议与检查对象或患者的待检查的体积片段(例如，身体部分)的位置和取向(即，角度)相匹配。

·检查在利用匹配后的序列协议进行测量的情况下是否超过预先确定的刺激边界，从其起存在对检查对象的预先确定的(过大的)神经刺激。

·如果匹配后的序列协议超过预先确定的刺激边界，则自动改变该一个或多个参数，从而改变后的序列协议(即，具有改变后的参数的序列协议)不再超过预先确定的刺激边界；在此，改变后的序列协议相应于按照本发明待确定的序列协议。

·如果匹配后的序列协议不超过预先确定的刺激边界，则匹配后的刺激协议已经相应于待确定的序列协议。

按照本发明的方法使协议研发者或医生有可能在建立临时序列协议时从待检查的体积片段的正常的或也相当有利的位置和取向出发。以此使协议研发者能够这样建立临时序列协议，使得在尽可能短的时间内进行由此要进行的测量，并且提供尽可能良好的结果(有说服力的MR图像)。例如，在快速回波自旋序列的情况下，规划短的回波距离(ESP(“EchoSpacing(回波距离)”)，即，在两个相邻的回波之间的距离)。在此，在许多情况下，将临时序列协议与待检查的体积片段的当前的位置和取向相匹配，而不会因此超过预先确定的刺激边界。但是如果出现超过预先确定的刺激边界的情况，则本发明确保，在这种情况下也能这样自动改变序列协议，使得改变后的序列协议不再导致超过刺激边界。因为为此会自动改变序列协议的一个或多个参数，有利地不再必须中断工作流程或测量来进行手动输入。在此要考虑的是，一个或多个参数的改变和由此改变后的序列协议的建立能够越快地进行，建议自动改变的序列协议的参数就越少。当仅确定改变一个参数时，可以特别快速地进行自动改变。

确定一个或多个参数的步骤可以包括确定改变至少一个参数时不应该超过的边界，和/或确定一个所属的值范围，其定义了各个参数应该在其区域内改变的范围。在此，在自动改变至少一个参数时考虑该边界和/或该值范围，从而各个参数在改变之后不超过该边界和/或处于该值范围内。

根据该边界和/或值范围的确定，操作者(例如医生)可以准确地确定各个参数允许改变多少。当该边界和/或值范围是由协议研发者预先给定的(一般就是这种情况)时，其出发点是，该边界和/或值范围这样预先给定，使得在考虑该边界和/或值范围的情况下改变该一个或多个参数，还会导致在利用改变后的序列协议进行测量时不再超过预先确定的刺激边界。

允许改变的一个或多个参数可以源于包括下列参数的参数组：

·视野大小(FoV)。在此，该视野大小被理解为所采集的体积片段的空间大小，也就是每个层所采集的面积或要采集的体积片段的体积。

·磁场梯度的(最大)上升速率。在任何情况下序列协议的磁场梯度都以同一上升速率接通。通过改变该参数，通常可以不仅解决超过刺激边界的问题，而且可以解决超过磁场梯度特性的问题(见下文)。当确定仅改变一个参数时，优先选择该参数。

·层厚。

·分辨率。分辨率被理解为每一层或每一个体积片段采集的点的数量。

·读出方向或相位编码方向。通过待检查的体积片段给出两个方向(在按层地或二维采集时)或三个方向(在三维采集时)。通过这里描述的参数确定，给出的方向中的哪一个相应于读出方向。在此，其余的方向相应于相位编码方向。在三维数据采集时还可以附加地自由判断，其余两个方向中的哪一个相应于第一相位编码方向，其中由此剩下的第三方向相应于第二相位编码方向。在此，三维体积片段可以逐层采样，其中第二相位编码方向与该层垂直。

例如在此可以预先给定，FoV最大允许增大或缩小了预先确定的长度或宽度或预先确定的百分比。也可以限制磁场梯度的(最大)上升速率的改变，方法是，例如预先给定该(最大)上升速率最大允许提高或减少了单位mT/ms/m的常数或预先确定的最大百分比。类似地可以预先规定，层厚最大允许增大(缩小)预先确定的厚度或百分比。

在此，可以这样改变至少一个参数，使得通过改变后的序列协议引起的神经刺激非常接近(但低于)预先确定的刺激边界。另一个可能性在于，使至少一个确定要改变的参数与其原始值相比尽可能小地改变，这也在任何情况下导致，通过改变后的序列协议引起的神经刺激会非常接近预先确定的刺激边界。

因为序列协议的预先给定的参数仅当与检查对象的当前位置相匹配后的序列协议超过预先确定的刺激边界时才改变，所以由改变后的序列协议引起的刺激神经非常接近预先确定的刺激边界的预先规定，有利地导致一般仅须稍微改变该参数。因为该参数的改变大多导致测量结果(例如，在测量时间或形成的MR图像的质量方面)变差，所以该变差通过上述预先规定通常保持为小的。

在检查匹配后的序列协议是否超过预先确定的刺激边界时，还可以检查通过匹配后的序列协议是否超过磁场梯度的预先给定的上升速率。如果确实如此，则这样改变该至少一个参数，使得在改变后的序列协议中不再超过磁场梯度的预先给定的上升速率。

确保改变后的序列协议保持磁场梯度的预先给定的上升速率的最简单的可能性是，相应地匹配预先给定的上升速率本身，从而在改变后的序列协议中对于梯度计算考虑相应的改变后的预先给定的上升速率。协议研发者例如可以事先检验，可以在多大程度上改变上升速率，由此使得序列协议即使在最坏情况下(最差情况)也可以使用，而不会使三个磁场梯度之一的上升速率超过预先给定的上升速率。以此保证，一方面改变后的序列协议对于待检查的身体部分的每个位置和/或取向都可以使用，而不会导致测量中断。另一方面该上升速率优选地不必立即相应于最差情况(只罕见出现)调整，因为按照本发明仅当它实际出现时才针对最差情况自动匹配上升速率。

根据概览图来匹配临时序列协议，也就是，将临时序列协议与检查对象的位置和取向相匹配，可以包括下列匹配：

·这样改变待采集的层或待采集的三维体积片段的取向和位置的调整，从而将该层或该体积片段与检查对象的待检查的身体部分或体积片段的位置和取向相匹配。在匹配该层的取向和位置时，所谓的轴向平面和由此层法线可以相对于起始情况强烈扭转，在此情况下建立临时序列协议。

·匹配视野大小(FoV)。该视野与检查对象的感兴趣的或待检查的体积片段的大小相匹配。

·待采集的层的数量。将待采集的层的数量与检查对象的感兴趣的体积片段的大小相匹配。

·调整或确定哪一个方向相应于沿着其采样K空间行的读出方向，和哪一个方向相应于相位编码方向。

在本发明的范围内还提供一种用于借助磁共振装置采集检查对象的预先确定的体积片段的MR数据的方法。在此，按照本发明的方法包括下列步骤：

·利用根据本发明的用于确定磁共振装置的序列协议的方法确定序列协议，如前面描述的那样。

·根据事先确定的序列协议采集MR数据。

因为有利地这样确定或匹配序列协议，使得预计不会中断工作流程，按照本发明的用于采集MR数据的方法还可以有利地无需中断工作流程地执行。

在本发明的范围内还提供一种用于采集在检查对象内的体积片段的MR数据的磁共振装置。在此，该磁共振装置包括基本场磁体、梯度场系统、至少一个HF天线和控制装置，所述控制装置用于控制梯度场系统和至少一个HF天线，用于接收由一个或多个HF天线所接收的测量信号和用于分析测量信号并且用于建立MR图像。这样构造该磁共振装置，使得磁共振装置采集检查对象的MR数据，以便根据该MR数据建立检查对象的概览图，以便根据概览图将临时序列协议与检查对象相匹配，以便检查匹配后的序列协议是否超过预先确定的、从其起存在对检查对象的预先确定的(也就是过大的)神经刺激的刺激边界，以便如果匹配后的序列协议超过预先确定的刺激边界，则这样改变序列协议的至少一个参数，使得该改变后的序列协议不再超过预先确定的刺激边界，并且利用改变后的序列协议来采集体积片段的MR数据。

在此，按照本发明的磁共振装置的优点基本上相应于根据本发明的方法的优点，即前面已经更详细地描述的，故这里不再赘述。

另外，本发明描述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装置的可编程控制器或计算装置的存储器中。当计算机程序产品在磁共振装置的控制器或控制装置中运行时，利用该计算机程序产品可以执行根据本发明的方法的前面描述的所有或不同的实施方式。在此，该计算机程序产品可能需要程序部件，例如程序库和辅助函数，以便实现该方法的相应的实施方式。换句话说，针对计算机程序产品的权利要求尤其要求保护计算机程序或软件，利用其可以执行根据本发明的方法的上述任一个实施方式或其执行该实施方式。在此，软件可以是还需编译(翻译)并连接的或者仅须解释的源代码(例如C++)，或者是为了运行而仅需加载到相应的计算单元或控制装置中的可执行的软件代码。

最后，本发明公开了一种电子可读的数据载体，例如DVD、磁带、硬盘或USB棒，其上存储了电子可读的控制信息，尤其软件(参见上文)。当该控制信息(软件)从信息载体中被读出并存储到磁共振装置的控制装置或计算单元中时，可以执行前面描述的方法的所有按照本发明的实施方式。

本发明尤其适用于拍摄MR图像，其中将序列协议与待采集的体积片段(即，患者)的位置和/或取向相匹配。显而易见，本发明不限于这些优选的应用范围，因为例如本发明还可以在通过其他方式匹配序列协议时被使用。

附图说明

下面参照附图根据优选的按照本发明的实施方式更详细地描述本发明。

图1示意地示出了按照本发明的磁共振装置。

图2示出了根据本发明的用于采集MR数据的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了磁共振装置5(磁共振成像设备或核自旋断层成像设备)的示意图。在此，基本场磁体1产生时间上恒定的强磁场，以用于极化或对齐在对象O，例如人体的待检查的部分的检查区域内的核自旋，安置在检查台23上的人体连续地移入磁共振装置5。对于核自旋共振测量所需的高均匀性的基本磁场定义在通常呈球形的测量空间M中，人体的待检查的部分连续地移动穿过该测量空间。为了支持均匀性要求和尤其为了消除时间上恒定的影响，在适当的位置上安装由铁磁材料制成的所谓的匀场片(Shim-Bleche)。时间上可变的影响通过匀场线圈2来消除。

在基本场磁体1中插入圆柱形的梯度场系统或梯度场系统3，其由三个子线圈组成。每个子线圈都由放大器提供电流，以用于在笛卡尔坐标系的各个方向上产生线性的(也时间上可变的)梯度场。在此，梯度场系统3的第一子线圈产生在x方向上的梯度G_x，第二子线圈产生在y方向上的梯度G_y，而第三子线圈产生在z方向上的梯度G_z。放大器包括数模转换器，其由序列控制器18来控制，以用于时间恰当地产生梯度脉冲。

在梯度场系统3内部存在一个(或多个)高频天线4，其将由高频功率放大器输出的高频脉冲转换为交变磁场，以用于激励待检查的对象O或对象O的待检查区域的核和对齐核自旋。每个高频天线4都由一个或多个HF发送线圈和一个或多个HF接收线圈组成，以环形，优选线性或矩阵形布置的组件线圈的形式。由各高频天线4的HF接收线圈也将由进动的核自旋发出的交变场，也就是通常从由一个或多个高频脉冲和一个或多个梯度脉冲构成的脉冲序列引起核自旋回波信号，转换为电压(测量信号)，其通过放大器7传送到高频系统22的高频接收通道8。此外，是磁共振装置5的控制装置10的一部分的高频系统22，包括发送通道9，在该发送通道中产生用于激励核磁共振的高频脉冲。在此，各个高频脉冲基于由设备计算机20预先给定的脉冲序列在序列控制器18中数字地作为复数序列显示。该数字序列作为实部和作为虚部通过各自输入端12传送到高频系统22中的数模转换器，并且从其传送到发送通道9。在发送通道9中将脉冲序列加调制到高频载波信号，其基频相应于测量空间中核自旋的共振频率。

从发送运行切换到接收运行通过发送-接收转换器6进行。高频天线4的HF发送线圈发送高频脉冲，以用于在测量空间M中激励核自旋，并且通过HF接收线圈采样产生的回波信号。相应地取得的核共振信号在高频系统22接收通道8′(第一解调器)中相位敏感地解调到中频，在模数转换器(ADC)中数字化，并通过输出端11输出。该信号还被解调到频率0。解调到频率0以及实部和虚部分离在数字域中数字化之后在第二解调器8中进行。通过图像计算机17根据通过输出端11取得的测量数据重建MR图像。测量数据、图像数据和控制程序的管理由设备计算机20进行。根据给定值，利用控制程序控制序列控制器18产生各个期望的脉冲序列和相应地采样k空间。在此，序列控制器18尤其控制时间恰当地接通梯度、以定义的相位振幅发出高频脉冲以及接收核共振信号。高频系统22和序列控制器18的时间基准由合成器19提供。选择相应的控制程序来产生MR图像，其例如存储在DVD21上，以及显示所产生的MR图像通过终端13进行，其包括键盘15、鼠标16和显示屏14。

图2示出了根据本发明的利用磁共振装置采集MR数据的方法的流程图。

在步骤S1确定序列协议的允许自动(即，无需用户输入)改变的参数。除了这些参数以外，附加地每个参数都可以定义所属的值范围，其中各个值范围定义了各个参数的在各个参数自动改变时允许使用的值。

在步骤S2，由协议研发者(一般为医生)建立临时序列协议，以便采集患者的预先确定的体积片段(待检查的身体部分)中的MR数据。在步骤S3，建立患者的概览图，其尤其包含预先确定的体积片段。在步骤S4根据概览图这样匹配临时序列协议，使得可以最优地采集在当前的位置和取向上的预先确定的要提取概览图的体积片段。例如在该步骤，将待采集的层的位置和取向与体积片段的位置和取向相匹配。

在步骤S5检查在利用匹配后的序列协议进行测量时是否遵循对患者的神经刺激的刺激边界。此外，在该步骤S5中还检查三个磁场梯度G_x、G_y、G_z中的每个在利用匹配后的序列协议进行测量时是否不超过预先给定的(最大)上升速率。当确实如此时，(即，在利用匹配后的序列协议进行测量时既不超过刺激边界，又不超过三个磁场梯度G_x、G_y、G_z的预先给定的上升速率)，在步骤S7根据匹配后的序列协议采集MR数据。

反之，当在检查时识别出，或者超过刺激边界，或者至少有一个磁场梯度超过预先给定的上升速率时，在步骤S6这样自动改变在步骤S1或还在S4确定的参数，使得在利用改变后的序列协议进行测量时既不超过刺激边界，又不超过磁场梯度G_x、G_y、G_z的预先给定的上升速率。接着，在步骤S7借助改变后的序列协议采集MR数据。

Claims (11)

1.一种用于确定磁共振装置(5)的序列协议的方法，其中该方法包括下列步骤：

确定序列协议的至少一个允许自动改变的参数，

确定临时序列协议，

采集检查对象(O)的MR数据，以便建立检查对象(O)的概览图，

根据所述概览图匹配所述临时序列协议，

检查匹配后的序列协议是否超过预先确定的刺激边界，从其起存在对检查对象(O)的过大的神经刺激，

如果匹配后的序列协议超过预先确定的刺激边界，则这样自动地改变至少一个参数，使得改变后的序列协议不再超过预先确定的刺激边界，其中所述改变后的序列协议相应于待确定的序列协议。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

确定至少一个参数的步骤包括确定该至少一个参数不应改变得超过其的边界，并且在自动改变的步骤中考虑所述边界。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

所述至少一个参数包括下列参数组中的至少一个参数：

·视野大小，

·磁场梯度的最大上升速率，

·层厚，

·分辨率，和

·读出方向，其中将所述读出方向与相位编码方向交换。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，

在改变至少一个参数的步骤中这样改变该至少一个参数，使得由改变后的序列协议产生的刺激尽可能接近预先确定的刺激边界。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，

在检查步骤中，还检查在匹配后的序列协议中磁场梯度的上升速率是否超过磁场梯度的最大上升速率，和

如果在匹配后的序列协议中磁场梯度的上升速率超过所述最大上升速率，则在改变至少一个参数的步骤中这样改变所述至少一个参数，使得在改变后的序列协议中磁场梯度的上升速率不再超过磁场梯度的最大上升速率。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，

匹配步骤包括下列子步骤中的至少一个：

·调整待采集的层的取向，

·调整视野大小，

·调整待采集的层的数量，和

·调整读出方向，其中将所述读出方向与相位编码方向交换。

7.一种用于借助磁共振装置(5)采集检查对象(O)的预先确定的体积片段的MR数据的方法，

其中该方法包括下列步骤：

利用按照上述权利要求中任一项所述的方法，确定序列协议，和

利用所确定的序列协议采集MR数据。

8.一种用于采集检查对象(O)内的体积片段的MR数据的磁共振装置，其中所述磁共振装置(5)包括基本场磁体(1)、梯度场系统(3)、至少一个HF天线(4)和控制装置(10)，所述控制装置(10)用于控制梯度场系统(3)和至少一个HF天线(4)，用于接收由该至少一个HF天线(4)接收的测量信号和用于分析所述测量信号并且用于建立MR数据，和

其中所述磁共振装置(5)被构造为，

用于采集检查对象的MR数据，以便根据所述MR数据建立检查对象(O)的概览图，

用于根据所述概览图将临时序列协议与检查对象(O)相匹配，

用于检查匹配后的序列协议是否超过预先确定的刺激边界，从其起存在对检查对象(O)的预先确定的神经刺激，

用于如果匹配后的序列协议超过预先确定的刺激边界，则这样改变序列协议的至少一个参数，使得改变后的序列协议不再超过预先确定的刺激边界，和

用于利用改变后的序列协议采集体积片段的MR数据。

9.根据权利要求8所述的磁共振装置，其特征在于，

所述磁共振装置(5)被构造为用于执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法。

10.一种计算机程序产品，其包括程序并且能够直接加载到磁共振装置(5)的可编程控制装置(10)的存储器中，所述计算机程序产品具有程序部件，以便当该程序在磁共振装置(5)的控制装置(10)中运行时，执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法的所有步骤。

11.一种具有在其上存储的电子可读的控制信息的电子可读的数据载体，所述电子可读的控制信息这样构造，使得其在应用数据载体(21)的情况下在磁共振装置(5)的控制装置(10)中执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法。