CN110353683B - 用于拍摄磁共振图像数据组的方法和磁共振设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于利用磁共振设备(16)拍摄患者的检查区域的特别是三维的磁共振图像数据组的方法，其中，关于预先给定的、划分为多个特别是相同长度的子时间段(2，3)的、对于拍摄过程固定的拍摄时间段(1)拍摄磁共振数据，其中对于磁共振数据的每个在子时间(2，3)段中欠采样地拍摄的子数据组(5)确定至少一个描述了检查区域的运动状态的运动值(6)，并且依据所述运动值(6)选择待用于重建磁共振图像数据组的子数据组(5)，以使运动伪影最小化。

Description

用于拍摄磁共振图像数据组的方法和磁共振设备
本申请是申请日为2016年1月11日、中国专利申请号为201610013700.3、发明名称为“用于拍摄磁共振图像数据组的方法和磁共振设备”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于利用磁共振设备拍摄患者的检查区域的磁共振图像数据组的方法以及一种磁共振设备。
背景技术
对于检查患者在医学领域内已经常用磁共振成像。通常讨论的问题是用于拍摄磁共振数据的测量时间。对于拍摄磁共振图像数据组，特别是至少三维的磁共振数据组，取决于分辨率，可以需要几毫秒直至几分钟的测量时间。期望的分辨率越高，则设置拍摄时间段越长。高的分辨率在矫形外科诊断状态下是必须的，例如在评估软骨损伤、肌腱创伤或韧带创伤时。对于每个期望的对比度，在此测量时间可以在3至10分钟的范围中。
在现有技术中已经给出了缩短拍摄时间段的不同的可能性，其在关键字“加速成像”的条件下被公知。为此的示例是并行成像，例如参见M.Griswold等的文章，，Generalized autocalibrating partially parallel acquisitions(GRAPPA)“,Magn.Reson.Med.47(2002),1202–1210页；同时多层成像，为此例如参见E.J.Larkman等的文章JMRI 13(2001),313–317页,或K.Setsompop等的文章MRM 67(2011),1210–1224页；以及同时图像重聚焦，为此例如参见US 6,614,225B1。但是在所有这些方法中在完整的数据拍摄之后才可以看到测量的结果并且在该时间点才可以评估，是否例如由于出现的患者运动而必须重复测量。这延长了检查持续时间。
因为在测量之前不知道，是否由于患者运动而过强地影响了图像质量，不能精确地预测总检查持续时间，从而必须相应宽裕地规划患者预约。如果不这样设置宽裕的规划，则可能导致时间流程中的延误。在第一提到的情况下可以检查很少的患者并且产生附加的开销，因为磁共振系统没有持续地满载。在第二提到的情况下产生等待时间，其负面地影响患者对医疗服务的满意度。
关于在拍摄磁共振数据期间出现的运动的另一个问题是，在磁共振设备处的操作人员在检查期间也不能在所有测量中确定，患者是否运动。仅特定的磁共振序列，例如对于神经功能成像，测量在拍摄磁共振数据期间的运动。
迄今为止，在患者的检查区域中出现运动的情况下在测量结束时，也就是在呈现磁共振图像数据组时才判断，是否需要重新测量，由此重新拍摄患者的磁共振数据。
为了在该问题的条件下实现改善，在US 2014/0125335 A1中建议一种方法，其中在测量期间监视，是否出现运动，以便必要时停止数据拍摄。因此，该出版物涉及一种用于磁共振成像的方法，其中拍摄过程分为两个部分，即，实质部分(“basic acquisition基础拍摄”)和附加部分(“complementary acquisition补充拍摄”)，通过其可以实现图像质量的改善，直至出现运动。拍摄的实质部分在开始时执行并且最终包含欠采样的基础数据组，根据其已经基本上能够重建。不确定长度的另一个拍摄过程补充该数据。在此，仅给出最大测量时间。如果在那里的测量的实质部分中出现运动，则必须重复整个测量。因此在那里，运动监视涉及在拍摄过程开始时存在的检查区域中的运动状态。
但是基于在US 2014/0125335 A1中描述的方法既不能实现改善的规划，因为还会发生，必须完整地重复测量并且改变拍摄时间段，也不能实现可靠地高的图像质量，因为必要时会出现在测量的互补部分中的极早的中断。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种相对改善的方法，其在良好的规划性的情况下提供磁共振图像数据组的尽可能最好的图像质量。
为了解决上述技术问题，在开头提到的类型的方法中按照本发明设置，关于预先给定的、划分为多个特别是相同长度的、对于拍摄过程固定的子时间段的拍摄时间段拍摄磁共振数据，其中，对于磁共振数据的每个在子时间段中欠采样地拍摄的子数据组确定至少一个描述了检查区域的运动状态的运动值，并且依据运动值选择待用于重建磁共振图像数据组的子数据组，以使运动伪影最小化。
在此，本发明可以应用到所有类型的磁共振数据组，但特别优选地应用到至少三维的磁共振数据组。示例是多层成像，其中拍摄多个二维层；三维静态成像；和三维动态成像(具有3+1维度)。也在另外的方法，例如多对比度成像中给出较高维度的磁共振图像数据。在具有磁共振数据(原始数据)彼此嵌套地以TSE序列来拍摄的二维图像的系列中，特别地还给出对运动的明显敏感性。
因此与已经提到的现有技术类似地，欠采样的方案被选择为，通过重复的测量减小其欠采样系数，但是其中不是基于参考运动状态，而是使用固定预先给定的测量时间，即，拍摄时间段，在连续拍摄磁共振数据期间，仅还附加地进行不断的运动跟踪，其允许，在其中拍摄磁共振数据的子数据组的子时间段与至少一个运动值对应，该运动值描述了检查区域的运动状态。子数据组的运动值现在允许在测量之后评估，由哪些磁共振数据，由此对于哪个运动状态或对于哪个运动状态范围，可以重建高质量的、特别是三维的磁共振图像数据组，从而仅考虑相应的磁共振数据。通常地，对于子数据组的至少一个选择标准涉及的是，从哪个运动状态或哪个运动状态范围中呈现大部分磁共振数据，从而给出最小的欠采样系数。简短地概括，也就是在所建议的发明申请中，用于拍摄过程的拍摄时间段的持续时间保持恒定并且确保尽可能最好的图像质量，方法是，从关于特定的运动状态而无运动地拍摄的磁共振数据中，并且必要时也从能够成功地运动校正的磁共振数据中，借助合适的迭代的、非线性的或线性的图像重建方法重建磁共振图像数据组。在此，拍摄过程可以被规划为，使得在拍摄过程期间的患者运动的时间点是不重要的。
在此重要的是，欠采样地，特别是按照随机的、伪随机的或特殊排序的形式进行磁共振数据的拍摄，使得当还没有完整的磁共振数据可用时，也可以重建特别是三维的磁共振图像数据组。为此下面还详细讨论具体的实施方式，其中可以选择在现有技术中基本上存在的方案，其允许尽可能均匀地覆盖相应于检查区域的k空间，从而省略几个子数据组中的部分磁共振数据几乎不会影响基本的、高品质的可重建性。另外的特殊实施方式在于，对于多个或甚至全部子数据组测量围绕k空间中心的特定部分，以便尽可能确保在此提供足够的覆盖。
与已知的成像方法不同，通过预先给定的拍摄时间段定义的测量时间已经事先已知并且以最好可能的图像质量来重建，而按照现有技术必要时必须重复测量或在开始时不清楚测量时间是多久。根据运动监视来评估数据点子集，也就是子数据组，其在至少可考虑的理论上的实施方式中也可以仅包含一个数据点，其中不仅能够应用局部标准，例如评估在单个的时间点的运动的程度，而且优选地考虑全局的选择标准，其例如确定，应当怎样使用哪些磁共振数据，以便使运动伪影最小化并且使信噪比最大化。
在本发明的扩展中可以设置，由子数据组的磁共振数据本身确定运动值或至少一个运动值中的至少一个，特别是通过在位置空间中将导航单元(Navigator)放置在子数据组的磁共振数据中和/或通过确定对于子数据组的质量度量。也就是可以考虑，评估子数据组的磁共振数据本身，以便确定至少一个运动值中的至少一个。为此例如可以设置，特别是当子数据组包含来自于k空间中心的数据时，由磁共振数据重建特别是三维的导航单元，根据其可以确定运动值(例如边缘的位置)。在选择导航单元的位置时当然可以援引关于检查区域的背景知识，其例如可以由定位器(Localizer)等推导出。也可以考虑，确定对于子数据组的质量度量，其例如说明了，子数据组的磁共振数据具有多大噪声。
此外可以设置，通过与磁共振数据的确定分开的测量来确定运动值或至少一个运动值中的至少一个。在此可以考虑多个措施，从而例如可以设置，为了测量运动值利用磁共振设备执行导航测量。这样的导航测量在现有技术中已经公知。在此是一维测量，其尤其可以跟踪边缘的位置，例如在呼吸的情况下胸膈的位置。每个子数据组的至少一个导航测量可以在测量相应的子数据组之前或之后进行，但是也可以考虑磁共振序列，其中最终可以将导航测量嵌入磁共振数据的实际拍摄的流程中。用于可在拍摄磁共振数据之外执行的测量的另外的可能性是除了磁共振设备之外的另外的测量部件，其中与此相关地已经公知在磁共振设备中用于运动跟踪的方案，其在本发明的范围内可以被优选地采用。由此可以设置，将跟踪在患者上布置的定标器的照相机和/或呼吸带和/或作为场照相机测量磁场的参考探头用作另外的测量部件。
本发明使用基本上已知的措施，以便可以在k空间中欠采样地拍摄磁共振数据，但是该磁共振数据允许执行完整的、高质量的重建。在k空间中采样的点的分布由此也可以跨子数据组地选择，使得也能够由仅一部分子数据组实现重建。在此可以考虑两个基本方式，也就是，一种方式是相干的欠采样，其中使用有规律的采样模式，例如k空间中的每个第n个点；另一种方式是不相干的欠采样，也就是特别是随机的和/或伪随机的采样。因此在相干地拍摄磁共振数据的情况下，存在k空间中的单个的数据点之间的有规律的距离。因此将整个拍摄过程(扫描)划分为多个子拍摄过程(单个扫描)，所有子拍摄过程具有在一个或多个相位编码方向上的相对高的欠采样系数，其中子数据组的采样方案合适地具有相对于彼此的偏移量，从而能够组合成为具有较低的欠采样系数的组合数据组。而在相干的欠采样的情况下更明显地显现混叠伪影(Aliasing-Artefakte)并且大多通过相应的重建算法来处理，在不相干的欠采样的情况下混叠被视为类似于噪声。
因此本发明的实施方式在于，在子时间段中随机地或伪随机地采样与检查区域对应的k空间。除了已知的随机的采样方法之外，其目的在于至少在k空间中心之外采样的点在k空间中均匀分布，也可以考虑伪随机的方案，例如在其中进行随机选择的采样的特殊规定。替换地可以考虑用于采样与检查区域对应的k空间的有规律的模式，例如有规律地省略在k空间中在一个或多个相位编码方向上的点。原则上在本发明的范围内可以考虑径向采样方案以及笛卡尔采样方案，特别是也组合地应用。合适地，在不相干的采样的情况下按照迭代重建方法或者在相干的采样的情况下按照线性重建方法，特别是GRAPPA方法或SENSE方法，能够从所选择的磁共振数据中重建磁共振图像数据组。明显地，针对特别是三维的磁共振图像数据组的重建可以使用不同的、关于欠采样的磁共振数据已经公知的技术。一般在本发明的范围内可以采用“压缩感知(compressed sensing)”、并行成像等的不同技术，如其在开头已经引用的那样。
本发明的特别有利的实施方式在于，根据运动值将子数据组分类为至少两个运动状态类别。也就是，可以按照不同的运动阶段或普通的不同运动状态分类所测量的磁共振数据，分类为对应于运动值的子数据组。优选地，为了重建磁共振图像数据组至少选择如下运动状态类别的子数据组，其包含大部分磁共振数据和/或满足描述了运动值对重建的适合度的质量标准。也就是，作为重建特别是三维的磁共振图像数据组的基础考虑其中存在大部分磁共振数据或其磁共振数据对于重建是最合适的运动状态。
在此当然不必除了所选择的运动状态类别之外弃用所有其它的运动状态类别。本发明的有利方案在于，除了所选择的运动状态类别的磁共振数据之外还考虑至少一个另外的、满足运动值相对于所选择的运动状态类别的子数据组的运动值的偏差标准的运动状态类别的磁共振数据。这意味着，也可以考虑如下运动状态类别的磁共振数据，其运动状态或运动状态范围足够靠近所选择的运动状态类别的运动状态或运动状态范围。在该上下文中特别有利的是，加权地使用不同运动状态类别的磁共振数据，特别是利用依据其运动状态类别的运动值与所选择的运动状态类别的运动值的偏差而选择的加权。因此可以将不同的运动状态不同强度地加权地引入重建，其中根据不同的标准，但是优选按照运动状态与所选择的运动状态类别的运动状态的偏差进行加权。可以使用不同的数学函数，以便确定加权系数，例如在线性的和/或指数的衰减的意义上。此外，当进行特别是三维的磁共振图像数据组的迭代的重建时，对另外的磁共振数据的这样的加权的考虑可以特别简单地实现。总之，考虑来自于另外的运动状态类别的其它磁共振数据允许改善信噪比，因为使用更多磁共振数据用于重建。
此外要指出的是，通常关于与每个子数据组对应的至少一个运动值的间隔定义运动状态类别。在此当然也可以动态地定义运动状态类别，例如通过确定运动值处于其内的总间隔，由此可以相应地划分该总间隔。也可以进行直方图分析，此外还考虑选择至少一个运动状态类别，其例如说明了，多少事件处于运动值的哪些间隔中等等。
在本发明的范围内的除了所选择的运动状态类别的磁共振数据之外还考虑另外的磁共振类别的另一种可能性在于，除了所选择的运动状态类别的磁共振数据之外还在相应的校正之后考虑至少一个另外的、满足对运动导致的区别的校正可能性进行描述的可校正性标准的运动状态类别的磁共振数据。这意味着，可以监视，是否存在这样的运动状态，在其中能够针对所选择的运动状态类别的运动状态或运动状态范围校正运动。也可以将最合适用于重建的运动状态从低运动状态扩展到对于其例如可以进行成功配准的运动状态。特别地可以设置，可校正性标准，特别是根据共有信息度量，确定了从所选择的运动状态类别的磁共振数据中确定的中间图像数据组与从待检查的运动状态类别的磁共振数据中确定的中间图像数据组的成功配准的度量，并且与阈值相比较。共有信息度量(Mutual-Information-Maβe)恰好表示如下参数，其说明了，成功配准是否是可能的，因此可以用运动状态的磁共振数据反推所选择的运动状态类别的运动状态。
在合适的扩展中设置，在执行运动校正的情况下评估运动值和/或在确定运动值时确定的另外的运动数据，以用于确定至少一个对运动建模的运动参数和/或用于限制在配准中的至少一个值域。当然也可以已经将这样的运动数据和/或运动值本身引入可校正性标准中，该可校正性标准当然也可以考虑现有的信息。该方案的思路在于，来自于监视患者运动的数据同样可以被用于运动校正。在此一方面可以考虑，估计在检查区域中的实际运动，但是至少可以限制在配准时的配准参数的值域。
对运动可校正性进行检查并且除了所选择的运动状态类别之外还可以考虑另外的运动状态类别的运动校正的磁共振数据的实施方式，证明是特别有利的是，存在分别具有相对大数量的磁共振数据的多个运动状态类别，由此存在这样的子数据组，其例如当唯一的较强烈的运动将拍摄时间段划分为两个部分时出现，但其是无运动的或至少极低运动的。这例如可以出现，在拍摄过程期间患者入睡并且例如其头部倒向侧面。在通常的方法中现在需要完整重复测量，而按照本发明的方法在一种也对运动校正进行检查的实施方式中优选地允许，尽管如此却仍可以将几乎所有磁共振数据都计入特别是三维的磁共振图像数据组的重建。这在至少两个较大“块”的磁共振数据的情况下原因在于，对于这些块中的每一个都可以在位置空间中产生中间图像数据组，其足以允许在足够的质量中的配准，使得可以用运动状态的运动校正的阶段反推所选择的运动状态类别的运动状态或运动状态范围的代表性的运动状态。
一般地，优选的另外的实施方式在于，对于在拍摄时间段的末端处的至少一个保留的子时间段，重复测量在前面的子时间段中已经测量的子数据组，其中动态地根据对直至该子时间段拍摄的所有子数据组的运动值的评估来选择待重新拍摄的子数据组。当然由此，在重建拍摄子数据组时可以舍弃子数据组的迄今的磁共振数据。也就是按照本发明的方法的该方案在于，在拍摄时间段的末端处保留总测量时间的一部分，也就是预先给定的拍摄时间段的一部分，以重新拍摄一部分前面的数据点。虽然可以原则上根据固定预先给定的方案规定该附加的对于子数据组的子拍摄过程，但是优选地，动态地根据迄今拍摄的磁共振数据和运动值来确定，应当重新拍摄哪些磁共振数据，例如方法是，通过运动监视来识别磁共振数据的一个或多个部分，其受到检查区域中的运动干扰最多。例如可以在划分为运动状态类别时进行直方图分析。这在如下情况下会是特别有利的，即，当能够预计运动短时地进行并且随后患者再次大概回到其起始位置时。对于这样的短期的运动的典型示例是痉挛、咳嗽、吞咽运动、眨眼等。
此外在此可以考虑，依据描述了预计的运动的患者信息来选择保留的子时间段的数量。如果事先已知预计特定的待检查的患者具有较多还是较少的运动，则可以因此相应地匹配保留的子时间段的数量。在此可以考虑，使用从在磁共振设备中对患者进行的至少一个前面的测量中确定的信息和/或特别是由使用者输入的特性信息作为患者信息。除了通过操作人员给出患者状态的说明，其也可以自动地从预测量，例如定位器拍摄或当前检查之前的磁共振测量中确定。在此，本发明的一种方案也是可能的，其中动态地在拍摄过程期间就才确定保留的子时间段的数量，例如方法是，在预先给定的数量的子时间段之后评估迄今记录的运动值，以确定患者信息，由此该患者信息说明了，可以估计，特别是与例如按照经验确定的参考值相比，患者的现有的运动有多强烈。
如已经说明的那样，特别合适的是，关于在k空间中采样的数据点互相补充子数据组，从而一般来说本发明的有利的实施方式在于，在所有或至少所有待在保留的子时间段之前拍摄的子数据组中至少部分地采样对应于检查区域的k空间的不同部分。在此合适的实施方式可以设置，在至少两个、特别是所有子时间段中特别是完整地采样围绕相应于检查区域的k空间的k空间中心的预定范围。通过这种方式最终，特别是在拍摄所有子数据组中的k空间中心的情况下确保了，对于每个可疑的运动状态存在来自于k空间中心的磁共振数据。此外合适的是，在合并所有和/或预定部分的子数据组的条件下给出预定的欠采样系数。如果例如按照经验已知，由于运动而通常可以采用80％的所拍摄的磁共振数据，合适的是，k空间的用于不同的子时间段的欠采样部分尽可能均匀分布，使得在使用这样的部分的磁共振数据的情况下形成特定的、期望的欠采样系数，例如欠采样系数2。通过这种方式最终实现一种拍摄方案，其至少最大程度地确保了k空间的均匀采样和一定的图像质量。
发明思路也可以扩展为，在包括多个部分检查的检查结束时利用磁共振设备拍摄磁共振图像数据组，其中将所述对于拍摄过程固定的拍摄时间段预先给定为预定的、规定的检查持续时间减去前面的部分检查的持续时间。在实践中常见的是，在患者的总检查过程结束时执行由其然后应当得到三维的磁共振图像数据组的三维测量。现在在准备阶段，特别是在规划磁共振设备关于特定的时间段的使用的范围内，可以确定从开始检查起始的检查持续时间，其至少在拍摄过程之前对于特别是三维的磁共振图像数据组，根据迄今对于检查所消耗的检查持续时间的部分而动态地计算可供其使用的时间。如果可以特别快速地执行前面的检查，则可以在开始拍摄过程之前更长地预先给定拍摄时间段，如果对于前面的部分检查需要更多的时间，则对于在拍摄磁共振数据期间固定的拍摄时间段准备相应更短的时间。
本发明的另外的、有利的实施方式在于，在拍摄时间段期间已经选择子数据组并且基于其重建预成像数据组，其中当预成像数据组满足描述了最低要求图像质量的质量标准时，在拍摄时间段结束之前就中断拍摄过程并且使用最终确定的预成像数据组作为磁共振图像数据组。该实施方式基于如下思路，即，在将拍摄时间段构造和划分为子时间段的情况下以及关于待在子时间段中拍摄的磁共振数据，应当获得一定的缓冲，其在出现的、不可校正的和/或不可加权地考虑的磁共振数据的情况下也允许重建足够高品质质量的特别是三维的磁共振图像数据组。但是如果关于较长的时间总是不出现会导致舍弃磁共振数据的运动，并且由此在拍摄时间段结束之前就已经可以重建期望的质量的磁共振图像数据组，则不再需要再拍摄剩余的磁共振数据并且可以中断拍摄。为此实时地从所选择的子数据组或可能另外的、要加权和/或运动校正地考虑的子数据组中至少部分地重建预成像数据组，并且关于图像质量进行检查其。如果存在足够的图像质量，也就是满足质量标准，则可以在拍摄时间段结束之前中断拍摄。在此特别合适的是，对于检查区域中的预定的、二维的层进行质量标准的评估，因为由此可以更简单地实现在此描述的实时要求并且可以节约计算资源。
本发明的另外的优选的实施方式在于，在拍摄过程期间，在满足对特别是在预计算中导致不满足磁共振图像数据组的质量目标的患者侧强烈运动进行示出的输出标准的、迄今确定的运动值的情况下，向患者和/或操作人员输出指出过强的运动的提示信息。也就是如果根据运动值在拍摄过程期间已经清楚，存在风险，即，不能达到期望的质量目标，则可以通过输出相应的提示信息来请求患者，只要可能，降低运动的数量。通过这种方式可以动态地在拍摄过程期间最终监视，在患者方面是否提供了足够的合作。当然也可以向操作人员输出这样的提示信息，其然后也可以安慰患者并且激发其更好合作的积极性。由此最终也产生在拍摄过程期间可以直接使用的运动监视的反馈。
还要指出的是，在按照本发明的方法的实际应用中，拍摄时间段大多处于分钟范围，也就是例如在1至10分钟的范围内。子时间段相应地仅处于秒范围，例如1至10秒。
除了该方法，本发明还涉及一种磁共振设备，具有为了执行按照本发明的方法而构造的控制装置。关于按照本发明的方法的所有实施方式都可以类似地转用到按照本发明的磁共振设备，因此利用其也可以获得已经提到的优点。特别地，控制装置可以具有拍摄单元，该拍摄单元可以(必要时在导航单元的相应实施方式中)控制磁共振设备的其它用于拍摄磁共振数据的部件。此外设置运动监视单元，其对于不同的子时间段确定运动值并且将其与相应的子数据组对应。在重建单元中，根据运动值选择为了重建特别是三维的图像数据组而待考虑的子数据组或运动状态类别，并且执行重建。其它单元可以实现按照本发明的方法的其它步骤。
附图说明
本发明的其它优点和特征由下面描述的实施例以及借助于附图给出。附图中：
图1示出了按照本发明的方法的实施例的流程图，
图2示出了待在保留的子时间段中的重新拍摄的子数据组，
图3示出了在第一实施例中子数据组关于运动状态类别的分布的直方图
图4示出了在第二实施例中在拍摄过程期间在进行的、未被反转的运动的情况下子数据组关于运动状态类别的可能的分布，和
图5示出了按照本发明的磁共振设备。
具体实施方式
下面现在应当更精确地示出按照本发明的方法的实施例。为此涉及的是，拍摄可能经受运动的患者的检查区域的三维的磁共振图像数据组，其中，如示出的那样，也可以在另外的维数的情况下采用该方法。在此在检查结束时执行用于相应的磁共振数据的拍摄过程，该磁共振数据应当至少部分地作为重建三维的磁共振图像数据组的基础。因此，为了预先给定对于拍摄过程固定的拍摄时间段，在步骤S1中将检查的前面的部分检查的持续时间相加，并且从作为使用磁共振设备的规划的基础的、预定的、规定的检查持续时间中减去。在此当然也可以规定拍摄时间段的、不能被超过的最大长度，从而检查持续时间由此总体上比所假设的更短，但这不是不利的。
现在在步骤S2中将固定的、这样预先给定的拍摄时间段划分为子时间段，应当在这些子时间段中分别拍摄具有磁共振数据的子数据组。因此，将总的拍摄过程划分为部分拍摄。在此，对每个子数据组进行欠采样，但是其中可以设置，在每个子数据组内采样围绕相应于检查区域的k空间中心的区域的完整采样，以便为此在任何情况下都存在数据。另一个示例设置围绕k空间中心的区域的较少的、但却多次的采样。由此应当确保，至少对于后面的重要的运动状态存在来自于k空间中心的数据。对于子数据组的欠采样在此在任何情况下被选择为使得各个子数据组互补，因此欠采样系数随着多个子数据组的组合而降低。此外，在按照子时间段规划拍摄的情况下要注意的是，在子数据组的不同组合的情况下尽管如此却得到相应于检查区域的k空间的尽可能均匀分布的采样。在此特别有利的是，进行随机的或伪随机的欠采样。但是最终可以采用不同类型的欠采样，对于其已知的是，可以相应地应用对于三维的磁共振图像数据组的相应的重建方法。已经建议相应的措施，其在子数据组的不同组合的情况下也允许尽可能相同分布的采样模式；例如可以采用如下方案，其中在径向采样的情况下k空间中的相继的径向待采样的轮辐总是具有黄金角度(goldenes Winkel)的间隔等等。
在本实施例中现在已经通过操作人员输入患者信息，其说明了，预计患者(特别是在检查区域中)的运动的强烈程度，也就例如，患者是较为安静还是较为不安静，忍受幽闭恐惧症等。也可以由利用磁共振设备的预拍摄已经导出这样的运动信息，例如由前面的部分检查和/或所拍摄的定位器的结果来导出。依据该患者信息确定在拍摄时间段的末端处的保留的子时间段的数量，其用于重复被分类为对于重建不合适的子数据组的拍摄。对此下面还要详细介绍。
在步骤S3中现在开始按照相应的子时间段拍摄子数据组的磁共振数据，其中并行地为每个子数据组确定至少一个运动值，其在拍摄子数据组期间描述了检查区域的运动状态。而基本上从子数据组的磁共振数据本身中已经可以导出这，例如通过合适地放置导航单元，特别是当k空间中心同时被采样时，但是也可以利用磁共振设备进行附加的导航测量，如其在现有技术中基本上已知的那样。也可以采用附加的测量措施，例如呼吸带、跟踪标记物的光学传感器、特别是照相机、基于场照相机的对于运动的跟踪可能性等等。在此当然也可以考虑对于患者的，特别是检查区域的运动状态的源的累积的应用，其中相应地可以使用多个运动值和/或可以将运动值综合为运动数据的部分组合。
在拍摄每个子数据组之后或也在拍摄下一个子数据组期间已经分别执行可选的步骤S5和S6，其中在可选的步骤S5和S6中执行检查之前，必要时也可以设置阈值作为已经拍摄了的子数据组的最小数量。
最后在步骤S5中，如下面还要详细说明的那样，从所选择的子数据组中重建预成像数据组，并且检查，该预成像数据组是否已经满足描述了最低要求图像质量的质量标准。为了能够实现可选步骤S5的实时实现，在此优选地按照二维层图像评估质量标准。如果在拍摄时间段结束之前就已经达到质量目标，则按照步骤S7已经可以中断拍摄过程，其中由此可以使用相应的预成像数据组作为三维的磁共振图像数据组。
在可选的步骤S6中如下地按照输出标准评估迄今获得的运动值，如果相应地继续患者的运动活跃性，对于三维的磁共振图像数据组是否面临不满足质量目标的危险。如果是这种情况，则在步骤S8中向患者和可能存在的操作人员输出提示信息，指示降低运动活跃性。
在步骤S9中询问，是否到达在拍摄时间段的末端处的保留的子时间段。如果没有，则对于并非保留的子时间段拍摄下一个子数据组。但是如果未到达拍摄时间段的末端(在步骤S10中检查这)并且应当在保留的子时间段中拍摄子数据组，则在步骤S11中通过评估迄今存在的运动值判断，在保留的子时间段中应当重新拍摄哪个子数据组。
针对图2详细解释这一点。其示意性示出了对于拍摄过程固定的拍摄时间段1，其划分为相应的子时间段2、3。位于拍摄时间段1末端处的三个子时间段形成保留的子时间段3。也就是如在图2下部区域中表示的那样，在时间点4处例如存在特定数量n个具有对应的运动值6的子数据组5。根据对运动值6的分析，特别是直方图分析，如其后面还关于重建三维的磁共振图像数据组将要进行的那样，可以判断，哪个子数据组的哪个磁共振数据预计特别不合适或最不合适被用于重建三维的磁共振图像数据组。如通过箭头7表示的那样，该子数据组然后可以在各自的保留的子时间段3中重新拍摄，其中舍弃迄今相应的磁共振数据。
在此再次指出，图2的原理图仅用于说明。通常地，拍摄时间段的持续时间例如可以在几分钟的范围内，例如在3至10分钟的范围内。在此可以在秒范围内选择子时间段，例如在1至20秒的范围内，特别是10秒。
在步骤S12中结束运动数据的拍摄并且现在存在数量n个具有对应的运动值6的子数据组5，其现在被用于将子数据组5划分为不同的运动状态类别，其可以根据现有的运动值6本身来定义或者可以通过运动值6的特定间隔来预先给定。如果子类别5的至少一个运动值6全落入对于对应于一个运动状态类别的运动值6的所有至少一个间隔中，则将该子数据组5评估为该运动状态类别的一部分。同样在步骤S12中现在判断，哪个子数据组5的哪个磁共振数据，由此具体地哪个运动状态类别，应当有助于重建三维的磁共振图像数据组。在此采用选择标准，其中例如可以选择包含大部分磁共振数据、也就是大部分子数据组5的运动状态类别，其中也可以对于运动状态类别的运动值6和/或磁共振数据，考虑描述对重建的适合度的质量标准。例如可以监视，给出k空间的足够均匀的覆盖。
下面结合图3和图4详细解释这一点。其分别在直方图中示出了按照运动状态类别Z中的子数据组5的数量N，其在此通过对于运动值6的间隔来定义。按照图3，大部分子数据组5，由此大部分磁共振数据处于一个运动状态类别8中，从而基本上选择该运动状态类别8来对于该运动状态重建三维的磁共振图像数据组。但是这不排除，在随后的重建中也可以考虑不强烈偏差的运动状态的磁共振数据，其中除了所选择的运动状态类别之外在重建中还考虑运动状态类别9和10的磁共振数据，因为其满足对于运动值6的偏差标准，该偏差标准示出了，运动状态的偏差仅是小的。但是在重建中较少加权地考虑运动状态类别9和10的磁共振数据，其中取决于运动状态与通过运动状态类别8在拍摄过程之后定义的参考运动状态的偏差度来选择加权。
此外，图3在直方图中还示出了按照运动状态类别11、12和13的各个子数据组，如果在步骤S11中在实时分类子数据组5之后执行该在此示出的直方图观察，则所述各个子数据组的运动状态明显与所选择的运动状态类别8偏差并且表示对于在保留的子时间段3中重新测量的典型的候选者，如关于图2所解释的那样。
图4示出了对于直方图的另一个示例，其说明了按照运动状态类别Z的子数据组的数量。在那里示出的情况下，患者在拍摄过程期间入睡，从而实际的运动仅在特定的时间点或在特定的短的时间间隔中出现，但是此外检查区域尽可能不动。这表示，大部分子数据组被分类到运动状态类别14中，其因此作为所选择的运动状态类别14将被用作重建的基础。虽然如此但是在运动状态类别15中还存在值得提及的数量的子数据组5，其运动状态明显与运动状态类别14中的运动状态不同。虽然如此但是当能够校正时(这在该情况下在步骤S12中通过可校正性标准被覆盖)，也可以在重建中考虑运动状态类别15的磁共振数据。为此在位置空间中形成比较度量，也就是共有信息度量，其示出了磁共振数据、具体为从磁共振数据中重建的中间图像数据组的相互配准性。如果满足可校正性标准，则确定相应的配准并且将运动状态类别15的磁共振数据通过相应的运动校正换算到运动状态类别14的运动状态并且可以在重建中被考虑。在确定了基于在两个运动状态类别14、15中的多个磁共振数据而明确规定的该配准的情况下，还考虑运动值6或其所基于的描述了运动的运动数据，用于通过运动参数对运动建模和/或至少用于建立配准参数的边界。
当然也可以组合该两个方案，用于确定另外的在重建的范围内要考虑的运动状态类别9、10、13，以便获得用于重建三维图像数据组的尽可能宽的基础。
如果识别了所有在重建中应当考虑的磁共振数据或子数据组5，则在步骤S13中执行重建，再次参见图1。在此合适地在不相干的采样的情况下采用迭代重建方法，而在k空间的相干的采样的情况下采用线性重建方法，特别是GRAPPA方法。
最后，图5示出了按照本发明的磁共振设备16的原理图。如基本上已知的那样，其具有主磁体单元17，其定义了患者借助在此未详细示出的患者卧榻可以移入其中的患者容纳空间18。围绕患者容纳空间18大多设置梯度线圈装置和高频线圈装置。
由控制单元19来控制磁共振设备16的运行，该控制单元被构造为用于执行按照本发明的方法。为此，控制单元19具有至少一个拍摄单元，用于控制磁共振设备16的另外的部件来拍摄子数据组的磁共振数据；运动监视单元，用于确定运动值6；和重建单元，其还接管在重建中考虑的子数据组的选择。另外的单元可以是分析单元，其可以进行所描述的直方图观察并且按照运动状态类别进行划分。
虽然本发明在细节上通过优选的实施例详细阐述和描述，但是本发明不受所公开的示例限制并且可以由专业人员从中推导出其它方案，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (24)

1.一种用于利用磁共振设备(16)拍摄患者的检查区域的磁共振图像数据组的方法，其特征在于，关于预先给定的、划分为多个子时间段(2，3)的、对于拍摄过程固定的拍摄时间段(1)拍摄磁共振数据，其中，对于磁共振数据的每个在子时间段(2，3)中欠采样地拍摄的子数据组(5)确定至少一个描述了检查区域的运动状态的运动值(6)，并且依据所述运动值(6)选择待用于重建磁共振图像数据组的子数据组(5)，以使运动伪影最小化，
根据运动值(6)将子数据组(5)分类为至少两个运动状态类别(8-15)，
为了重建磁共振图像数据组至少选择如下运动状态类别(8-15)的子数据组，其包含大部分磁共振数据和/或满足描述了运动值(6)对于重建的适合度的质量标准，
除了所选择的运动状态类别(8，14)的磁共振数据之外还考虑至少一个另外的、满足对于运动值(6)相对于所选择的运动状态类别(8，14)的子数据组(5)的运动值(6)的偏差标准的运动状态类别(9，10)的磁共振数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁共振图像数据组是三维的磁共振图像数据组。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个子时间段是相同长度的。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从子数据组(5)的磁共振数据本身中确定运动值(6)或所述至少一个运动值(6)中的至少一个。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过在位置空间中将导航单元放置在子数据组(5)的磁共振数据中和/或通过确定子数据组(5)的质量度量进行确定。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过与磁共振数据的确定分开的测量来确定运动值(6)或所述至少一个运动值(6)中的至少一个。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，为了测量运动值(6)，利用磁共振设备(16)执行导航测量和/或使用另外的测量部件。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述另外的测量部件是跟踪在患者上布置的定标器的照相机和/或呼吸带和/或作为场照相机测量磁场的参考探头。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在子时间段中随机地或伪随机地或根据有规律的模式进行与检查区域对应的k空间的采样。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，在不相干的采样的情况下按照迭代重建方法或者在相干的采样的情况下按照线性重建方法从所选择的磁共振数据中重建磁共振图像数据组。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，线性重建方法是GRAPPA方法或SENSE方法。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，加权地使用不同运动状态类别(8，9，10)的磁共振数据。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，利用依据满足偏差标准的运动状态类别(9，10)的运动值(6)与所选择的运动状态类别(8，14)的运动值的偏差来进行加权。
14.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，对于在拍摄时间段(1)的末端处的至少一个保留的子时间段(3)，重复测量在前面的子时间段(2)中已经测量的子数据组(5)，其中，动态地根据对直至该保留的子时间段(3)拍摄的所有子数据组(5)的运动值(6)的评估来选择待重新拍摄的子数据组(5)。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，依据描述了所预计的运动的患者信息来选择保留的子时间段(3)的数量。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，使用由在磁共振设备(16)中对患者进行的至少一个前面的测量所确定的信息和/或由使用者输入的特性信息作为患者信息。
17.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，在所有或至少所有待在保留的子时间段(3)之前拍摄的子数据组(5)中至少部分地采样对应于检查区域的k空间的不同部分。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，在至少两个子时间段(2，3)中采样围绕k空间中心的预定的范围，和/或在合并所有和/或预定部分的子数据组(5)的条件下得到预定的欠采样系数。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，在至少两个子时间段(2，3)中完整地采样围绕k空间中心的预定的范围。
20.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，在包括多个部分检查的检查结束时利用磁共振设备(16)拍摄磁共振图像数据组，其中，将所述对于拍摄过程固定的拍摄时间段(1)预先给定为预定的、规定的检查持续时间减去前面的部分检查的持续时间。
21.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，在拍摄时间段(1)期间已经选择子数据组(5)并且基于其重建预成像数据组，其中，当所述预成像数据组满足描述了最低要求图像质量的质量标准时，在拍摄时间段(1)结束之前就中断拍摄过程并且使用最终确定的预成像数据组作为磁共振图像数据组。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，对于检查区域中的预定的、二维的层进行质量标准的评估。
23.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，在拍摄过程期间，在满足了对在预计算中使得不满足磁共振图像数据组的质量目标的患者侧强烈运动进行示出的输出标准的、迄今确定的运动值(6)的情况下，向患者和/或操作人员输出指出过强的运动的提示信息。
24.一种磁共振设备(16)，具有为了执行根据上述权利要求中任一项所述的方法而构造的控制单元(19)。
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