CN1302289C - 磁共振成像的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磁共振成像方法，其中，利用一个磁共振装置对一身体部位(6)进行磁共振拍摄，借助该磁共振拍摄在该磁共振装置的坐标系统内给定一该身体部位(6)内的轨迹，并在该身体部位(6)内沿着该轨迹在各位置(13a)上以一个角度测取磁共振层析图像，该角度在预先给定的视图中的各位置(13a)处是这样依据轨迹计算的，使得每幅磁共振层析图像中包含的该轨迹的截面最大。利用本方法以及所属的装置可以大大简化通过磁共振成像对身体管道或血管中物体的跟踪。

Description

磁共振成像的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种磁共振(MR)成像方法，在这种方法中按时间顺序测取多幅待检查的身体部位内不同位置上的磁共振层析图像，并加以显示。本发明还涉及一种用于实现这种方法的磁共振装置。
背景技术
磁共振断层造影是一种获取活体检查对象体内图像的公知技术。为了实施磁共振断层造影，基本磁场磁铁产生一个稳定的、相对均匀的基本磁场。该基本磁场在拍摄磁共振层析图像时与由所谓的梯度线圈产生的、快速接通的梯度磁场相迭加。通过高频发送天线将用于激发磁共振信号的高频脉冲射入检查对象。高频接收天线接收由该高频脉冲激发的磁共振信号。检查对象的被检查的身体部位的磁共振图像是在由接收天线接收的磁共振信号的基础上产生的。其中，磁共振图像的每个图像点都相应于所接收的小块身体体积的磁共振信号的强度值。通过对梯度线圈的适当控制可以测取到不同位置和不同角度(即所探测的层与磁共振装置的轴之间的不同角位置)的磁共振层析图像。
磁共振断层造影的一个子领域为测取待检查身体部位血管系统图像的磁共振血管造影。通过在进行磁共振拍摄前或拍摄中在待显现的血管中注入造影剂，可以提高所要求的图像对比度。这种技术也被公知为ceMRA(contrast enhanced magnetic resonance angiography)，即增强对比度的磁共振血管造影。为了对更大区域的待探测血管系统进行可视性显示，通常使用所谓的MIP(Maximum Intensity Protection)，即最大强度保护。这里，所有测取到的血管系统的磁共振层析图像都被综合到一个三维数组中。通过这些数组构成了一平行射线蔟。沿着每条射线选出那些具有最大信号强度的点。基于血管是由较高的信号强度成像的这一事实，则沿每条射线恰好选出一个属于一条血管的图像点。该点在各射线的端部落在与射线相垂直的投影平面内。以这种方式产生血管系统的投影图像。通过改变投影射线的方向，可以计算不同的血管投影。如果将这些投影按顺序显示在一个监视器上，则对观察者来说会产生该血管系统的空间印象。
磁共振血管造影的应用涉及到磁共振引导的血管介入，其中，对引入身体一个部位的血管的介入装置通过同时进行的磁共振成像进行跟踪。而该装置本身，例如一根导向引线(Fuehrungsdraht)、一根扩张光纤导管(Stentkatheter)和/或气泡光纤导管(Ballonkatheter)，则可由于以敏感性为基础的虚像(Artefakt)而在各个磁共振层析图像中被辨认和识别出来。这种技术也称为“被动跟踪(passive tracking)”。而该装置本身，例如一根导向引线、一根扩张光纤导管或气泡光纤导管也可构造成“主动(aktive)”共振回路、“主动”天线或“主动”线圈，其中，可以通过局部信号接收或通过信号高差辨认该装置在层中的位置。这种技术也称为“主动跟踪”。
在这种应用中，磁共振装置的操作人员须将待测取的磁共振层析图像的两维(2D)层的位置和角度通过ceMRA的MIP显示上的图形接口手工输入。对定位校正的控制是通过执行成像序列实现的，即通过测取指定位置上所选择的角度的磁共振层析图像实现的。在寻找介入装置时，须对沿此血管的每个点重复该过程。此外，该过程在找到该介入装置后仍在最少侵入手术(minimalinvasiver Eingriff)原则下在该介入装置移动时被重复。对介入工具的寻找和跟踪与有竞争力的、利用常规X射线透视跟踪的成像技术相比是非常耗时的。
在需要借助磁共振成像跟踪引入到身体管道中的物体(如内窥镜或探头)时，会有类似的问题。
发明内容
从现有技术出发，本发明要解决的技术问题是，提供一种磁共振成像的方法和装置，其可以方便地实现对位于待检查身体部位内身体管道、特别是血管中的物体进行跟踪。
上述技术问题是通过一种磁共振成像方法解决的，其中，利用一个磁共振装置对一身体部位进行磁共振拍摄，借助该磁共振拍摄在该磁共振装置的坐标系统内给定一该身体部位内的轨迹，并在该身体部位内沿着该轨迹在各位置上以一个角度测取磁共振层析图像，该角度在预先给定的视图中的各位置处是这样依据轨迹计算的，使得每幅磁共振层析图像中包含的该轨迹的截面最大。
本发明的上述技术问题还通过一种用于实现上述方法的磁共振装置来解决，其具有一个磁共振探测装置，一个图像显示装置，一个输入装置和一个控制单元，其还具有一个计算单元，该计算单元依据一个或多个经输入装置输入的数据确定在该磁共振探测装置坐标系中的轨迹，并利用输入的或由输入导出的在该坐标系三个正交轴中之一上的轴位置计算出在所述轨迹上要产生的磁共振层析图像的位置和角度，其中，在该磁共振层析图像中包含该轨迹的最大截面，所确定的位置和角度被送至所述用于控制所述磁共振探测装置的控制单元，用于拍摄磁共振层析图像。
在本发明的方法中，首先利用磁共振装置对待检查的身体部位进行磁共振拍摄。这种磁共振拍摄例如可以利用用于拍摄血管系统的ceMRA技术来完成，然后进行三维拍摄的MIP显示(必要时在不同的透视下)。按照本发明，借助于这种磁共振拍摄在该磁共振装置的坐标系(即与该磁共振装置固定连接的坐标系统)中给定一个在该磁共振拍摄所包含的身体部位内的轨迹或路径。这里依据该磁共振拍摄在要跟踪其中物体的待检查身体部位中作为轨迹选出一条身体管道或血管中的路线。预先给定或预先计划的轨迹例如可以通过在磁共振拍摄的透视图或三维显示中沿所期望的路径标记出各个点，或通过标记出除不期望的路径之外的所有可能路径来实现。在本申请中，轨迹一般是指磁共振装置坐标系统中的三维曲线。在给出各个点的情况下，该轨迹可以通过用直线连接这些点或用这些点连接成一条曲线自动计算出来。在确定轨迹之后，将对待检查的身体部位沿该轨迹在各个预先给定的位置以一个角度测取磁共振层析图像，这一角度是在为每幅磁共振层析图像预先给定的透视中、在使每幅磁共振层析图像中包含该轨迹的最大截面的原则下依据该轨迹计算出的。因此，待检查的身体部位的磁共振层析图像在沿该轨迹的各个位置上分别根据由操作人员选出的透视自动地相对于患者坐标系统或磁坐标系统构成角度，其中，该角度是在上述原则下，分别在所选出的透视中依据该轨迹计算出的。
在应用该方法时，各磁共振层析图像的一个可预先给定的区域，尤其是其中心总是处于涉及该轨迹的、例如一血管的截面内。通过依据该轨迹计算出的该待测取层的角度可以实现在磁共振层析图像中识别出尽可能大的轨迹截面、或尽可能大的所涉及的血管或身体管道的截面。这简化了对物体的寻找和跟踪。对各磁共振层析图像的角度例如可以通过沿轨迹的各个位置的切线或在轨迹上相应的相邻点的位置来计算。因此，各层的位置分别与轨迹或血管的路线相匹配。为此磁共振装置的操作人员只需直接给出所期望的层位置，或通过给出磁共振装置坐标系统轴的相应位置给出所期望的层位置，就可获得跟踪体内物体的、优化对准的磁共振层析图像。当然，也可以手工匹配磁共振层析图像的角度或位置。
可以通过手动输入开始拍摄各磁共振层析图像。在本方法及其所属的装置的一种扩展设计中还可以将通过测量技术测取的物体或物体的一部分的位置直接输入给该磁共振装置。这样操作人员就只需在对该层的拍摄未能在特定间隔内自动进行时才启动对该层的拍摄。
对于预先给定轨迹的有多种方法。因此例如可以在显示器上用三维显示使磁共振拍摄可视化，其中，操作人员可以通过相应的输入装置在三维显示中移动，并在相应位置标记出轨迹上的点。操作人员还可用至少两个不同的透视图显示磁共振拍摄图像，其中，操作人员用各个点分别标记出轨迹的投影路线。以这种方式也可以在磁共振装置坐标系统中确定三维轨迹。此外，还可以只确定轨迹在所显示的身体管道或血管中的起点，且允许通过图像识别算法来确定身体管道或血管中后续的、与轨迹相应的路线。相应的算法在现有技术中已经公知。
优选通过z坐标给出待测取的磁共振层析图像的各位置。z轴平行于患者卧榻在磁共振装置中的移动方向。该z位置由于空间上预先给定的轨迹而与x和y坐标相关联，因此通过输入z位置可以确定轨迹上的所属位置。在向检查的身体部位引入一个装置时，还可以测取该装置的引入长度，并作为信息输入，依据该信息可以计算出各磁共振层析图像在轨迹上的所属位置。当然，还可以通过一种测量装置自动测取引入长度，这样磁共振装置的操作人员就只需启动磁共振层析图像的拍摄。
用于实施本方法的磁共振装置以公知的方式由一个带有配属的磁铁和线圈系统以及天线系统的磁共振探测装置、一个图像显示装置、一个输入装置和一个控制单元构成。按照本发明，在这种公知的磁共振装置上附加了一个计算单元，该计算单元依据一个或多个通过输入装置输入的数据确定在磁共振探测装置的坐标系统中的轨迹，并利用输入的或由输入导出的在该坐标系统三个正交轴之一上的轴位置计算在所述轨迹上要产生的磁共振层析图像的位置和角度，其中，在该磁共振层析图像中包含该轨迹的最大截面。所述位置和角度从该计算单元送至控制单元，用于控制磁共振探测装置进行拍摄磁共振层析图像。通过将轨迹与磁共振探测装置的坐标系统相关联，并由此来计算层位置和角度，以及直接将计算出的位置和角度输入用于成像序列的位置和角度的测量控制装置，可以大大简化对所检查身体部位的身体管道或血管中物体的跟踪。这里，只需将该计算单元补装到现有的磁共振装置中。
在这种磁共振装置的一种扩展设计中，还附加设置了一个测量装置，该测量装置与该计算单元或输入单元相连接，并对引入体内装置的引入长度进行测量，并将其作为该计算单元和/或输入装置的位置信息加以提供。该测量装置可以是光学的或机械的装置，例如滑动电阻。以这种方式，不再需要输入下一磁共振层析图像要测取的层位置，而是由该测量装置自动提供。待测取磁共振层析图像的各2D层的适当角度还与磁共振装置的操作人员为看到该身体部位所采用的透视图相关。各透视图(例如A-P或侧视图)可以由操作人员在每次拍摄磁共振层析图像前输入。如果没有输入，则保持以前选出的透视图。
附图说明
下面将根据本发明的实施方式、结合附图对本发明的方法和所属的装置再次进行简要说明：
图1是一台用于实现本发明方法的磁共振断层造影装置原理构造的一个例子；
图2是在两个不同透视图中对血管系统进行磁共振拍摄的例子的示意图；
图3为用于在图中的两个透视图中测取磁共振层析图像的2D层的位置和角度的例子；
图4为本发明方法的示例流程图。
具体实施方式
图1以示意图的方式示出了用于实施本发明方法的磁共振断层造影装置的剖面图。图中仅示出了该装置的主要部件：基本磁场磁铁1、梯度线圈系统2和高频发送和接收天线3。此外，还可看到躺在患者卧榻5上作为检查对象示出的患者4。在测量中，为了产生磁共振信号，通过高频发送天线3向患者4体内射入一个或多个高频脉冲，并测取所产生的磁共振信号，并以两维磁共振层析图像或MIP图像的形式将其显示出来。图中用虚线标出了患者的身体部位6，在磁共振成像过程中应对该部位中的介入物体(在本例中为一个扩张导管(Stent))进行跟踪。
此外，在该图中还可看出一个用于控制磁共振探测装置进行图像测取的控制装置8和一个图像显示装置、在本例中为显示器7。通过通常为键盘和多维输入装置(例如操纵杆)的输入装置10将数据输入到计算单元9，该计算单元9进行相应的计算，并将结果传送到控制装置8。附图标记11表示一个测量装置，它对引入身体部位6中的物体(尤其是扩张导管)的引入长度进行测量，并将测量值(必要时通过输入装置10)传送给计算单元9。
下面将借助于在变狭窄的骨盆动脉中通过磁共振引导植入扩张支架的例子对本方法再次进行简述。首先，利用该磁共振装置借助ceMRA技术拍摄从肾动脉出口以上到腹股沟区的穿刺部位的血管系统。该磁共振拍摄图像将在显示器7上通过A-P和侧视MIP显示的最大强度投影为该装置的操作人员显示出来。这种显示在图2中被很强地示意出来，其中，左侧为A-P视图，右侧为侧视图。图中为简单起见只示出较强的血管12的延伸。操作人员现在可以在该两视图中标记所期望的轨迹。该轨迹在图2中是用点13来表示的，它们是由操作人员通过相应的输入装置10(例如鼠标)分别在显示中标记出的。通过左侧视图中的点13可以确定所期望的引入导管路径的z位置和x位置，通过右侧视图中的点13可以确定所期望的引入导管路径的z位置和y位置。该位置的确定是在与磁共振装置固定连接的坐标系统中实现的，因此轨迹的延伸位于该坐标系统中。
然后将开始实时磁共振成像。2D层导入的点是通过轨迹确定的。层的角度是通过该轨迹上相邻点的位置确定的。操作人员通过z坐标确定轨迹上应测取并显示磁共振层析图像的点13a。该z坐标可以通过记录菜单、通过实时图形层定位、通过多维输入装置或通过一个安装在患者卧榻上的操纵杆来确定。层的位置和角度是按照预先确定的轨迹的延伸预先给定的。操作人员拥有选择视图的自由度(例如选择A-P或侧视)。此外，在患者在ceMRA拍摄后动了位置或者在引入的引线或导管轻微地改变了血管的延伸的情况下，操作人员还可以进行微调。
图3示例性地对用箭头表明的z位置示出了由轨迹确定的x位置和y位置和由轨迹确定的层角度。在图的左侧也是带有轨迹的点13的血管系统12的A-P透视图。通过预先给定z位置，在该位置上确定了一个2D层14，该层沿着该轨迹上的所属点13a延伸，并根据其相邻点这样来确定其角度：在该层14的磁共振层析图像中可以识别出由该轨迹所确定的血管12的尽可能大的区域。如果操作人员选择该视图，则该磁共振层析图像将在该位置上并以该角度被测取并被显示在显示屏上。如果操作人员选择如图的右边所示的侧视图，则将以另一种取向确定层14，其中，在相应的磁共振层析图像中仍显示出了轨迹的最大部分。操作人员以这种方式总能获得优化显示的磁共振层析图像，在该图像的中央或由操作人员定义的优选区域可以看到尽可能大的、导管在其中移动的血管12的截面。这在很大程度上简化了对导管头的跟踪。本方法的各个步骤将示例性地在图4的流程图中再次加以描述。
在另一种实施方式中，在变窄的肾动脉中实施磁共振引导的扩张支架植入。在前述实施方式中所叙述的步骤也将以相同的方式在本例中实施。但这里为轨迹所确定的主坐标是在x方向上。操作人员现在在x坐标上确定应测取和显示磁共振层析图像的轨迹上的点。该x坐标也可以通过记录菜单、通过实时图形层定位、通过多维输入装置或通过一个安装在患者卧榻上的操纵杆来确定。该层的位置和角度也是按照预先确定的轨迹的延伸预先给定的。这里，操作人员也拥有选择视图的自由度(例如选择A-P或Kraniocaudial(头-脚方向))。此外，在患者在ceMRA拍摄后动了位置或者在引入的引线或导管轻微地改变了血管的延伸的情况下，操作人员也可以通过输入对层位置和角度进行微调。

Claims (12)

1.一种磁共振成像方法，其中，利用一个磁共振装置对一身体部位(6)进行磁共振拍摄，借助该磁共振拍摄在该磁共振装置的坐标系统内给定一该身体部位(6)内的轨迹，并在该身体部位(6)内沿着该轨迹在各位置(13a)上以一个角度测取磁共振层析图像，该角度在预先给定的视图中的各位置(13a)处是这样依据所述轨迹计算的，使得每幅磁共振层析图像中包含的该轨迹的截面最大。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沿着该轨迹的各位置(13a)是依据在所述坐标系内的三个正交轴(x，y，z)之一上预先给定的轴位置计算出的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将ceMRA拍摄作为对该身体部位(6)的磁共振拍摄。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述磁共振拍摄在MIP显示上进行可视化显示。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，预先给定所述轨迹是通过一输入装置(10)在磁共振拍摄的一个或多个视图显示中标记各个点(13)来完成的。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，预先给定所述轨迹是通过一输入装置(10)在磁共振拍摄的三维显示中标记各个点(13)来完成的。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在一沿着身体管道或血管(12)的所述轨迹中，预先给定所述轨迹是通过在磁共振拍摄的显示中标记一个点(13)来完成的，其中，利用图形识别算法来确定该轨迹的继续延伸。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在输入一个开始信号后对各个磁共振层析图像进行测取和显示。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在输入三个轴(x，y，z)之一上的轴位置后对各个磁共振层析图像进行测取和显示。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在输入或测取到一引入身体部位(6)的装置的引入长度后对各个磁共振层析图像进行测取和显示，依据该引入长度沿计算所述轨迹的各个位置(13a)。
11.一种用于实施上述权利要求中任一项所述的方法的磁共振装置，其具有一个磁共振探测装置(1-3，5)，一个图像显示装置(7)，一个输入装置(10)和一个用于控制所述磁共振探测装置(1-3，5)的控制单元(8)，其特征在于，其具有一个计算单元(9)，该计算单元依据一个或多个经输入装置(10)输入的数据确定在该磁共振探测装置(1-3，5)坐标系中的轨迹，并利用输入的或由输入导出的在该坐标系三个正交轴(x，y，z)中之一上的轴位置计算出在所述轨迹上要产生的磁共振层析图像的位置(13a)和角度，其中，在该磁共振层析图像中包含该轨迹的最大截面，所确定的位置(13a)和角度被送至所述用于控制所述磁共振探测装置(1-3，5)的控制单元(8)，用于拍摄磁共振层析图像。
12.根据权利要求11所述的磁共振装置，其特征在于，其具有一个与所述输入装置(10)或计算单元(9)相连接的测量装置(11)，它对引入身体部位(6)的装置的引入长度进行测量，并将其作为位置信息提供。
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