CN105320151A - 在mr成像中调整台位置 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种用于在磁共振测量中控制磁共振系统(1)的检查台(7)的台位置(z)的方法(200，300)。在该方法(200，300)中，至少对于第一台位置(z)确定以所计算的脉冲序列(S)对检查对象(O)的SAR负荷(SAR)。接下来，在考虑第一台位置(z)处的SAR负荷(SAR)的条件下调整台位置(z)。借助对台位置(z)的调整实现了，减小检查对象(O)的SAR负荷(SAR)。还提供了一种在磁共振测量中控制磁共振系统(1)的检查台(7)的台位置(z)的装置(24)。

Description

在MR成像中调整台位置
技术领域
本发明涉及一种用于在磁共振测量中控制磁共振系统的检查台的台位置的方法。此外，本发明涉及一种用于在磁共振测量中控制检查台的台位置的装置。本发明还涉及一种磁共振设备。
背景技术
在磁共振系统中，通常借助基本场磁体系统使待检查的身体经受较高的基本磁场，例如为3或7特斯拉。此外，借助梯度系统施加磁场梯度。然后通过高频发送系统借助合适的天线装置发出高频激发信号(HF信号)，其将使得通过该高频场激发为谐振的特定原子的核自旋空间分辨地以限定的翻转角相对于基本场的磁场线翻转。该高频激发或所得到的翻转角分布在下面也称作核磁化或者简称“磁化”。在核自旋弛豫时，发射高频信号、即所谓的磁共振信号，其借助合适的接收天线来接收和然后进一步处理。最后从所采集的原始数据中重建所希望的图像数据。用于核自旋磁化的高频信号的发出例如借助所谓的“全身线圈”或“Bodicoil(全身线圈)”或者通常还以施加在患者或受试者上的局部线圈来进行。
高频信号引起患者的全局的高频负荷，其通常必须受限制，因为过高的高频负荷会引起患者的损伤。因此，通常一方面事先在规划待发出的高频脉冲时计算患者的高频负荷，并且将高频脉冲选择为使得不达到特定的边界。在此，HF负荷在下面被理解为通过HF入射引入的生理负荷，而非所引入的HF能量本身。对于高频负荷的一个典型的度量是所谓的SAR值(SAR＝SpecificAbsorptionRate(比吸收率))，其以Watt/kg来说明通过特定的高频脉冲功率引起了对患者的何种生物负荷。换言之，SAR值描述了组织的能量吸收特性，其导致经受高频脉冲的组织发热。对于患者的全局的SAR或者HF负荷例如使用按照IEC标准的在“第一水平”中的、标准规定的为4Watt/kg的边界。附加地，除了预规划之外在检查期间通过磁共振系统上的合适的安全装置连续监视患者的SAR负荷，并且在SAR值超过预设的标准时改变或中断测量。然而尽可能精确的规划事先是合理的，以便避免测量中断，因为这将需要新的测量。
为了规划HF脉冲序列，应用者预先给出了目标磁化，例如所希望的空间分辨的翻转角分布，其在目标函数中用作期望值。对于在MR检查中发出的能量来说决定性的是用于发出高频脉冲的电压，即所谓的RF发射器电压。它在独立的MR扫描，即所谓的AdjTra测量(AdjTra是调节发射器(adjusttransmitter)的缩写)中被确定。更确切而言，在AdjTra测量中确定为实现如下RF脉冲所需的电压，该RF脉冲使得在组织中被激发为谐振的原子以预定的翻转角翻转。然而RF发射器电压不仅根据不同患者而强烈变化，而且显著取决于患者或者患者定位于其上的台在RF谐振器中的位置。在此，在患者的位置在z方向上变化几个厘米的情况下发射器电压以系数1.5改变并不少见。
SAR负荷也可以通过减慢测量来降低。由此，SAR在许多临床协议中是对于短测量时间的限制因素。出于该原因，通常将MR协议建立为使得恰好还遵守所允许的SAR边界值。这导致了在具有高比吸收率的患者或者由于其体质而仅能承受更低负荷的患者的情况下，在特定位置中显著超过SAR边界值。
为了避免这一点，在预调节测量之后首先基于调节参数通过所谓的SAR求解器预测SAR。如果在此所确定的负荷值超过边界值，则尚在开始前就中断测量并且改变协议参数。例如，延长脉冲序列的重复时间TR或者减小所拍摄的层数。在后一情况下，或者容忍较小的FOV(视野，图像区域)，或者减小所拍摄的图像的分辨率。作为又一措施，通常还进行翻转角的减小，这通过减小发射器电压来实现。翻转角的调整还可以自动执行。例如，用户在测量之前选择最小的翻转角，直至该翻转角能够被自动调整。如果现在基于SAR预测而断言需要减小翻转角，则该系统自动改变发射器电压，前提是，相应的翻转角不会低于预定的最小值。
然而所提及的措施具有的后果是，协议的参数被改变为使得测量结果关于图像质量和患者覆盖不再符合原来的要求。此外，通过在开始时中断测量过程和改变协议的设置中断了检查流程并且提高了患者在MR扫描仪中的停留时间。
发明内容
因此，本发明的任务是开发出一种方法，借助其限制了在MR图像拍摄期间对患者的负荷，而拍摄时间、图像质量和图像拍摄区域FoV仍符合临床要求。
该任务通过根据本发明的方法，通过根据本发明的装置并且通过根据本发明的磁共振设备解决。
本发明所基于的一个思想可以在于，患者的位置和由此患者台的位置强烈影响所需的发射器电压和由此强烈影响SAR。该特性根据本发明被这样加以考虑，即，首先至少对于第一台位置确定以所计算的脉冲序列对检查对象的SAR负荷。随后，在考虑在第一台位置处的SAR负荷的条件下调整台位置。
通过调整台位置实现SAR减小。然而与常规方法相反，在此获得图像质量，因为没有进行损害图像质量的措施，例如减小翻转角或者减小所拍摄的层数。由此保证了以用户要求的脉冲序列执行测量。避免了通过改变脉冲序列来不超过SAR边界负荷。此外，阻止了通过安全硬件(看门狗)中断实际测量，或者至少使得其概率更小。最后还避免了时间损失，如通常在延迟脉冲序列的重复时间时出现的那样。
根据本发明的装置具有确定单元，其构建为至少对于第一台位置确定以所计算的脉冲序列对检查对象的SAR负荷。此外，该装置包括调节单元，其构建为在考虑第一台位置处的SAR负荷的条件下调整台位置。
在此，根据本发明的装置的各个单元也可以是不同单元的部分，诸如测量控制单元、接收单元或者评估单元的部分。
根据本发明的磁共振设备包括根据本发明的装置。
之前提及的根据本发明的装置的大部分、尤其是确定单元和调节单元，可以完全或部分地以软件模块来实现。这就此而言是有利的，因为通过软件安装还可以将现有的硬件装置改型为用于执行根据本发明的方法。本发明因此还包括计算机程序，其可以直接加载到磁共振设备的可编程控制装置的处理器中，具有程序代码装置，以便当程序在可编程控制装置中运行时执行根据本发明的方法的所有步骤。在此，控制装置还可以包括分散式单元，诸如测量控制器单元、重建单元、评估单元等，或者是要求保护的设备的一部分，该控制装置控制所要求保护的设备包括的单元，使得可以执行根据本发明的方法。作为控制装置还可以考虑计算机终端，借助其，用户可以进行用于控制磁共振设备的输入。
本发明的其它的、特别有利的扩展和改进从从属权利要求和下面的描述得出，其中，一个权利要求类型的独立要求还可以类似于另一权利要求类型的从属权利要求来改进。
在根据本发明的方法的一个优选扩展中确定了，在当前由脉冲序列设置的第一台位置处，以该脉冲序列进行的图像拍摄是否超过了对于检查对象的SAR边界值。如果在第一台位置处超过了SAR边界值，则将待检查的对象的台位置调整为使得遵守SAR边界值。台位置的调整通过行驶到与第一台位置不同的另一位置中来实现。
在根据本发明的方法的一个变型中，通过将如下消息传送给用户来启动台位置的调整，即，应该进行待检查的对象的台位置的变化。在该变型中，台位置的实际调整通过用户自己进行。例如用户通过尝试找出正确的台位置。该变型是特别成本低廉的，并且对于用户而言实现在规定台位置方面的最大自由度。
在一个替选扩展中，在调整台位置的步骤中自动执行在不同台位置处的AdjTra测量。AdjTra测量在下面被理解为确定需要何种RF发射器电压来实现具有在组织中的限定的翻转角的RF脉冲。然后，确定具有最小AdjTra值的、即最小RF发射器电压的最优台位置。最后显示最优台位置。替选地还可以显示这样的台位置的范围，预测以这些台位置遵守SAR边界值。
在自动执行AdjTra测量之前，例如规定用于不同台位置的范围，在该范围中行驶台并且执行AdjTra测量。具体而言，例如可以规定从-5cm到+5cm的台位置的范围，其中第一台位置处于0cm。在0cm处的台位置例如是其中待成像的区域处于视野FoV中央的位置。
优选地，可以在自动执行AdjTra测量之前规定在不同台位置之间的间距，在所述台位置上可以执行AdjTra测量。具体而言，例如可以规定各个台位置之间的为1cm的间距。如果例如规定了从-5cm到+5cm的用于台位置的行驶的区域，则台位置可以到达值-5cm,-4cm,-3cm,-2cm,-1cm,+1cm,+2cm,+3cm,+4cm,+5cm。
在该方法的一个扩展中，用户可以自己选择在各个台位置之间的间距或者说路程长度。
在一个特别优选的变型中，不仅将以AdjTra测量对预定区域的遍历自动化，而且还将对具有最小AdjTra值的台位置的确定和最优台位置的设置自动化。在该变型中为用户省去了调节工作。
在根据本发明的方法的一个替选扩展中，对于AdjTra值的测量曲线，事先结合TimCT调节确定连续变化的台位置。接下来基于AdjTra值的该事先确定的测量曲线来进行台位置的调整。例如，自动确定测量曲线的极值和最优的台位置。替选地，可以通过用户本身进行对最优台位置的规定，然而也可以借助从TimCT调节中确定的数据来进行。在该变型中，可以使用已经通过TimCT调节呈现的测量数据，以便确定合适的台位置。在TimCT调节中执行对台位置的连续遍历。在此，对于全部台位置连续采集AdjTra值。调节测量在遍历时进行(例如AdjTra在台行进的情况下被测量)。在不变的速度下，在结束了具有为大约3s的持续时间的测量之后，测量值与特定的位置(典型地为中间的位置)对应。由此，当然仅获得对于该在3s中驶过的路径的平均值(典型地为1-3cm)。
附图说明
下面参考附图借助实施例再次详述本发明。在此，在不同附图中相同的部件设有相同或相应的附图标记。附图通常不是符合比例的。其中：
图1示出了根据本发明的一个实施例的磁共振设备的示意图，
图2示出了流程图，其阐明了根据本发明的一个实施例的方法，
图3示出了流程图，其阐明了根据本发明的一个替选实施例的方法。
具体实施方式
在图1中粗略示意性地示出了根据本发明构建的磁共振设备1。它一方面包括带有位于其中的检查空间8或者说患者隧道8的本来的磁共振扫描仪2。卧榻或患者台7可以驶入该患者隧道8，从而卧于其上的患者O或受试者在检查期间可以安置在磁共振扫描仪2内的相对于布置在其中的磁体系统和高频系统的特定位置上，或者在检查期间也在不同位置之间行驶。
磁共振扫描仪2的重要部件是基本场磁体3、具有用于产生在x、y和z方向上的磁场梯度的磁场梯度线圈的梯度系统4、以及全身高频线圈5。在x、y和z方向上的磁场梯度线圈可以彼此独立地来控制，从而通过预先给定的组合可以施加在任意逻辑空间方向上的梯度(例如在层选择方向上、在相位编码方向上或者在读取方向上)，其中，这些方向通常地取决于所选的层取向。同样，这些逻辑空间方向也可以与x、y和z方向一致，例如在z方向上的层选择方向、在y方向上的相位编码方向和在x方向上的读取方向。在检查对象O中感生的磁共振信号可以通过全身线圈5来接收，借助其通常还可以发出用于感生磁共振信号的高频信号。然而通常，以带有例如放置在患者O上方或下方的局部线圈(在此仅示出其中一个)的局部线圈装置6接收这些信号。所有这些部件对于本领域技术人员而言基本上已知并且因此在图1中仅粗略示意性地示出。
磁共振扫描仪2的部件可以由控制装置10控制。在此，可以涉及控制计算机，其可以由多个单计算机构成，这些单计算机必要时还是空间上分离的，或者通过合适的缆线等彼此连接。通过终端接口17将该控制器装置10与终端30连接，通过该终端，操作者可以控制整个设备1。在下面的情况下中该终端30作为计算机配设有键盘、一个或多个屏幕以及诸如鼠标等的其它输入设备，从而为操作者提供了图形用户界面。
控制装置10尤其具有梯度控制单元11，其又可以由多个子部件构成。通过该梯度控制单元11根据梯度脉冲序列GS以控制器信号接通各个梯度脉冲。在此，如上描述地涉及梯度脉冲，其在测量期间被置于(输出到)精确设计的时间位置上并且具有精确设计的时间变化曲线。控制装置10还具有高频发送单元12，以便根据脉冲序列的预先给定的高频脉冲序列HFS分别将高频脉冲馈入全身高频线圈5。高频脉冲序列HFS例如包括激发和重聚脉冲。磁共振信号ES的接收然后借助局部线圈装置6来进行，并且由其接收的信号数据ES被HF接收单元13读取。
替选地，根据全身高频线圈5和线圈装置6与高频发送单元12或HF接收单元13当前的接线，高频脉冲序列也可以通过局部线圈装置来发送，和/或磁共振信号可以由全身高频线圈来接收(未示出)。
通过另一接口18将控制命令传送给磁共振扫描仪2的其它部件、诸如卧榻7或基本场磁体3，或者接收测量值或其它信息。
梯度控制单元11、HF发送单元12和HF接收单元13分别协调地通过测量控制单元15来控制。测量控制单元15通过相应的命令使得发出所希望的脉冲序列GS和高频脉冲序列HFS。此外必须使得在合适的时刻通过HF接收单元13读取和进一步处理局部线圈或局部线圈装置6上的磁共振信号。同样，测量控制单元15控制另一接口18。测量控制单元15例如可以由一个处理器或者多个协作的处理器形成。
然而这种磁共振测量的基本流程和所提及的用于控制的部件对于本领域技术人员已知，从而在此不再提及细节。此外，这种磁共振扫描仪2和所属的控制装置还可以具有多个其它部件，其在此也没详细阐述。在此处指出，磁共振扫描仪2也可以以其它方式构造，例如带有侧面开口的患者空间，或者构造为更小的、其中仅能定位一个身体部分的扫描仪。
为了起动测量，操作者通常可以通过终端30例如从存储器16中选择对于该测量设置的控制协议P，在存储器中存储了用于不同测量的多个控制协议P。此外，操作者还可以通过网络NW例如从磁共振设备的制造商处调用控制协议，并且然后必要时修改和使用其。
在处理脉冲序列S时，在通过测量控制单元15的脉冲发送装置19馈送该脉冲序列S之前(脉冲发送装置19最终将高频脉冲序列HS递交给HF发送单元15，并且将梯度脉冲序列GS递交给梯度控制单元11)，测量控制单元15将该脉冲序列S首先发往测量控制单元15中的用于在磁共振测量中控制磁共振系统1的检查台7的台位置的装置24(在图1中虚线地示出)。装置24包括确定单元20(在图1中虚线地示出)，其具有测试单元21，该测试单元21基于该脉冲序列S执行测试测量、即所谓的AdjTra测量，以便确定何种发射器电压UT对于实现具有组织中的特定翻转角的RF脉冲是所需的。确定单元20还包括求解器22。如果规定了用于脉冲序列的发射器电压UT，则可以将该脉冲序列S传送给求解器22，其借助模型计算确定在借助所规定的发射器电压UT，以脉冲序列S进行的图像拍摄是否遵守用于待检查的对象(O)的SAR边界值。如果遵守SAR边界值，则可以由脉冲发送装置19以发射器电压UT发出脉冲序列S。测量控制单元15还包括台位置控制单元23。台位置控制单元23在需要时，即在求解器22确定了未遵守SAR边界值时，将患者台行驶之前规定的距离。在新的台位置上可以重新通过确定单元20的测试单元21规定发射器电压UT，通过确定单元20的求解器22测试是否遵守SAR边界值，以及必要时通过台位置控制单元23改变台位置。
在图2中阐明了根据本发明的第一实施例的、用于在磁共振测量中控制磁共振系统的检查台的台位置的方法200。在步骤2.I，首先规定用于稍后对检查对象进行图像拍摄的脉冲序列S。如已经提及的，可以基于来自存储器16(参见图1)的对于该测量预设的控制协议P选择该脉冲序列S，在存储器中存储有用于不同的测量的多个控制协议P。替选地，也可以基于控制协议通过网络建立脉冲序列S，该控制协议例如从磁共振设备的制造商调用和必要时修改。借助脉冲序列S在步骤2.II执行所谓的AdjTra测量。在此，对于第一台位置确定需要何种发射器电压UTmin来实现具有在待检查的组织中的特定翻转角的RF脉冲。基于这些测量在步骤2.III中规定应该用以在图像拍摄中输出所产生的脉冲序列S的发射器电压UT。在步骤2.IV计算是否能够在遵守SAR边界值limSAR的条件下实现在第一台位置处以给定的调节参数，即以带有所规定的发射器电压UT的给定的脉冲序列S进行检查对象的图像拍摄。如果结果是肯定的(这在图2中以“j”标记)，则可以在步骤2.V起动用于拍摄检查对象O的实际的测量。如果在步骤2.IV的计算结果是否定的，即以具有所规定的发射器电压的给定的脉冲序列没有遵守SAR边界值(这在图2中以“n”标记)，则在步骤2.VI执行检查台的位置的移动。接下来，反回到步骤2.II并且重复该方法，直至在步骤2.IV遵守SAR边界值。在该情况下可以起动实际的测量以拍摄检查对象O。
图3阐明了根据本发明的一个替选实施例的、用于在磁共振测量中控制磁共振系统的检查台的台位置的方法300。在步骤3.I，首先同样如在方法200中那样规定脉冲序列S。在方法步骤3.II中，然而与方法200相反，执行TimCT调节测量。在TimCT调节测量中，在连续改变台位置的条件下执行AdjTra测量。在此，与所实现的测量结果相关地，在步骤3.III中作为测量曲线示出最小发射器电压UTmin与台位置z的关系。在步骤3.IV执行对所确定的测量曲线的评估，例如在测量曲线K的极值方面的评估。在步骤3.V，根据之前在步骤3.IV中的评估选择合适的台位置，并且对于在步骤3.I规定的用于图像拍摄的脉冲序列选择与该台位置对应的发射器电压UT(z)。在步骤3.VI计算是否能够在遵守SAR边界值limSAR的条件下实现在所选的台位置处以给定的调节参数，即以带有所规定的发射器电压UT的给定的脉冲序列S进行检查对象的图像拍摄。如果结果是肯定的(这在图3中以“j”标记)，则可以在步骤3.VII起动用于拍摄检查对象O的实际的测量。如果在步骤3.VI的计算结果是否定的，即在所选的台位置z处以具有所规定的发射器电压UT(z)的给定的脉冲序列S未遵守SAR边界值limSAR(这在图2中以“n”标记)，则在步骤3.VIII附加地采取用于减小检查对象O的RF负荷的常规措施。例如将脉冲序列S改变为使得延长重复时间TR或者减小所拍摄的层数。替选地，还可以容忍更小的翻转角。即，将发射器电压UT减小到低于在TimCT调节测量中确定的发射器电压最小值。接下来返回到步骤3.VI。在步骤3.VI中计算是否能够在遵守SAR边界值limSAR的条件下实现以给定的调节参数，即在所选的台位置z处以带有所规定的发射器电压UT的给定的脉冲序列S进行检查对象的图像拍摄。如果结果是肯定的(这在图3中以“j”标记)，则可以在步骤3.VII起动用于拍摄检查对象O的实际的测量。否则以步骤3.VIII继续，如已经描述过那样。
借助所描述的用于在磁共振测量中控制磁共振系统的检查台的台位置的方法，在遵守图像质量和保证患者安全性的同时实现加速磁共振测量。
接下来又一次指出，之前详细描述的方法和构造涉及实施例，并且该基本原理还可以由本领域技术人员在宽范围中变化，而不偏离本发明的范围，只要它是通过权利要求预先给出的。出于完整性原因还指出，不定冠词“一”或“一个”的使用并不排除所涉及的特征还可以多重地存在。同样，术语“单元”或“模块”并不排除其由必要时还可以空间上分散的多个部件构成。

Claims (12)

1.一种用于在磁共振测量中控制磁共振系统(1)的检查台(7)的台位置(z)的方法(200，300)，所述方法具有如下步骤：
-至少对于第一台位置(z)，确定以所计算的脉冲序列(S)对检查对象(O)的SAR负荷(SAR)，
-在考虑第一台位置(z)处的SAR负荷(SAR)的条件下，调整台位置(z)。
2.根据权利要求1所述的方法(200，300)，其中，确定对检查对象(O)的SAR负荷(SAR)的步骤包括：确定在当前由所述脉冲序列(S)设置的第一台位置(z)中借助所述脉冲序列(S)进行的图像拍摄是否超过了对于检查对象(O)的SAR边界值(limSAR)，并且，调整台位置(z)的步骤包括：如果在所述第一台位置(z)处超过了SAR边界值(limSAR)，则将检查对象(O)的台位置(z)调整为使得遵守所述SAR边界值(limSAR)。
3.根据权利要求1所述的方法(200，300)，其中，调整台位置(z)的步骤包括将如下消息传送给用户，即，应该改变检查对象(O)的台位置(z)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(200，300)，其中，调整台位置(z)的步骤包括如下步骤：
-在不同的台位置(z)处自动执行AdjTra测量，
-确定具有最小的AdjTra值(min(UTmin))的最优台位置(z)，
-显示最优台位置(z)。
5.根据权利要求4所述的方法(200，300)，其中，在自动执行AdjTra测量之前，规定用于不同的台位置(z)的范围。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，该用于不同的台位置(z)的范围为从-5cm至+5cm。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法(200，300)，其中，在自动执行AdjTra测量之前，规定在不同的台位置(z)之间的间距。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法(200，300)，其中，调整台位置(z)的步骤包括如下步骤：
-以AdjTra测量自动遍历预定的范围，
-确定具有最小的AdjTra值(min(UTmin))的台位置(z)，
-自动设置该最优台位置(z)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法(200，300)，其中，对于AdjTra值(min(UTmin))的测量曲线(K)，事先结合TimCT调节确定连续变化的台位置，并且基于AdjTra值的事先确定的测量曲线(K)执行对台位置的调整。
10.一种在磁共振测量中控制磁共振系统(1)的检查台(7)的台位置(z)的装置(24)，具有：
-确定单元(20)，其构建为至少对于第一台位置(z)确定以所计算的脉冲序列(S)对检查对象(O)的SAR负荷(SAR)，
-调节单元(23)，其构建为在考虑在第一台位置(z)处的SAR负荷(SAR)的条件下调整台位置(z)。
11.一种具有根据权利要求10所述的装置(24)的磁共振设备(1)。
12.一种计算机程序产品，其能够直接加载到磁共振设备(1)的控制装置的存储器中，具有程序代码段，以便执行按照权利要求1至9中任一项所述的方法的所有步骤。
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