專利名稱：利用心電圖信號控制磁共振設(shè)備的測量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用心電圖信號(EKG信號)控制磁共振設(shè)備的測量的 方法。
背景技術(shù)：
為了使得對磁共振斷層造影(MR)測量序列的觸發(fā)與患者的心博同步， 對于MR來說，要求采集患者的EKG信號。同樣，通過在MR檢查中所采集 的EKG信號可以得到有關(guān)患者當(dāng)前心臟階段的信息。如果EKG信號和測量 序列的啟動不同步，則存在MR圖像包含運動偽像的危險。
不過在實踐中，獲取EKG信號有各種困難，因為在MR序列中起作用 的電場和磁場以巨大的規(guī)模干擾地耦合到EKG電子裝置中，由此影響到對心 臟階段的可靠的確定。除去這種到EKG電子裝置中不希望的耦合之外，在 較高的磁感應(yīng)密度的條件下出現(xiàn)所謂的磁流體動力學(xué)效應(yīng)，該效應(yīng)導(dǎo)致過高 的心跳T-波。心臟周期中不同的階段在心電圖信號中是以字母來表示的，如 通過P-O-R-S-T的順序表示。在此，R鋸齒顯示最大的偏移，是觸發(fā)的參照 點，所以要被可靠地確定。
US 6,070,097公開了一種對磁共振設(shè)備的測量序列進(jìn)行EKG觸發(fā)的方 法，然而在其中患者的EKG信號是通過唯一的信道采集的。
在WO99/04688中，建議通過兩個信道采集EKG信號，從中導(dǎo)出在坐標(biāo) 系中的矢量表示。從該表示中可得到心臟周期的R鋸齒。不過，值得懷疑的 是，該方法是否具有足夠的可靠性，因為矢量投影受許多因素影響，例如， 如果患者屏住呼吸則其會改變。
在沒有公開的DE 10 2005 027 438 Al中建議做這樣的進(jìn)一步的改進(jìn)如 果經(jīng)過數(shù)字信號處理的至少一個信道的EKG信號超過一個閾值，并且同時該 EKG信號的導(dǎo)數(shù)或者兩個信道的EKG信號的導(dǎo)數(shù)的數(shù)值處于一個固定的區(qū) 間內(nèi)，則進(jìn)行測量序列的觸發(fā)。只有多個條件都同時得到滿足，才能進(jìn)行對 磁共振設(shè)備的測量序列的觸發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種根據(jù)心電圖信號控制磁共 振設(shè)備測量的方法，該方法具有提高了的可靠性。
在按照本發(fā)明的方法中，通過至少兩個信道采集EKG信號。第一信道的 EKG信號經(jīng)過信號處理，其中，EKG信號在第一處理分支中被送至低通濾波 器和導(dǎo)數(shù)數(shù)值形成器(Ableitungsbetragsbildner)中，將輸出信號與從一個閾 值形成器提供的閾值進(jìn)行比較，從而得到第一比較結(jié)果。與此平行地，在第 二處理分支中進(jìn)行一個信號處理，其中，在第二處理分支中將EKG信號送至 '導(dǎo)數(shù)形成器(Ableitungsbildner)并且與上限閾值和下限閾值進(jìn)行比較，從而 得到第二比較結(jié)果。對于第二和可能現(xiàn)有的其他信道重復(fù)進(jìn)行這個信號處理 步驟。接著，在一個加權(quán)邏輯電路中分析對于所有信道的所有第一和第二比 較結(jié)果，由此根據(jù)該加權(quán)邏輯電路的結(jié)果來觸發(fā)磁共振設(shè)備的測量。
利用按照本發(fā)明的方法，在對于R鋸齒的識別中實現(xiàn)了較高的可靠性， 尤其是避免了由于梯度線圈所產(chǎn)生的干擾引起的錯誤觸發(fā)。通過加權(quán)邏輯電 路可使特定的EKG信號的影響被加強(qiáng)或被限制。
根據(jù)本發(fā)明方法的第一變形，在方法步驟f)中，相對于觸發(fā)時刻MR 測量分別周期地通過觸發(fā)(必要時帶有一個設(shè)定的延遲時間)而被觸發(fā)。
根據(jù)本發(fā)明方法的第二變形，在方法步驟f)中，相對于觸發(fā)時刻MR 測量在一個可i殳定的開啟時間之后纟皮啟動并且該MR測量在一個可i殳定的結(jié) 束時間之后被結(jié)束。
根據(jù)本發(fā)明方法的第三變形，在方法步驟f)中，MR測量不被觸發(fā)地進(jìn) 行并且根據(jù)心電圖信號為所采集的MR測量數(shù)據(jù)添加時戳，其中，必要時事 后利用心電圖信號對MR測量數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，并且必要時進(jìn)行內(nèi)插值。
根據(jù)本發(fā)明的方法，導(dǎo)數(shù)數(shù)值形成器建立EKG信號的第 一或第二數(shù)學(xué)導(dǎo) 數(shù)的數(shù)值，或者兩者的組合。
此外，根據(jù)本發(fā)明，導(dǎo)數(shù)形成器建立數(shù)學(xué)導(dǎo)數(shù)或者其數(shù)值。
根據(jù)本發(fā)明方法的另一個實施方式，在一個加權(quán)邏輯電路中分析一個信 道的第 一和所屬的第二比較結(jié)果，而且將加權(quán)邏輯電路的所有結(jié)果送至另一 個加權(quán)邏輯電路中，根據(jù)后者的結(jié)果觸發(fā)磁共振設(shè)備的測量。由此在該變形 中，每個信道的所有比較結(jié)果都輸入送至一個加權(quán)邏輯電路中，n個信道的n
個邏輯電路的結(jié)果隨后被送至另一個后接的邏輯電路中。
根據(jù)本發(fā)明的 一個替換的實施方式，在第 一加權(quán)邏輯電路中分析所有第 一比較結(jié)果，并且在第二加權(quán)邏輯電路中分析所有第二比較結(jié)果，將第一和 第二加權(quán)邏輯電路的結(jié)果送至另一個加權(quán)邏輯電路，根據(jù)后者的結(jié)果觸發(fā)^茲 共振設(shè)備的測量。在該變形中，所有第一比較結(jié)果被送至第一加權(quán)邏輯電路 中，類似地所有第二比較結(jié)果也被送至另一個加權(quán)邏輯電路中，在另一個后 接的邏輯電路中分析該兩個邏輯電路的結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明方法的另一個變形，除去兩個已經(jīng)提到的處理分支，對于至 少一個信道信號處理可以在第三和/或另一個處理分支中進(jìn)行。當(dāng)然，也可以
對于所有信道在第三和/或另一個處理分支中進(jìn)行信號處理。
優(yōu)選地，在另 一個加權(quán)邏輯電路中分析所有第三和可能的其他的比較結(jié) 果，并且將所有加權(quán)邏輯電路的結(jié)果送至另一個邏輯電路中，依據(jù)后者的結(jié) 果觸發(fā)磁共振設(shè)備的測量。
根據(jù)本發(fā)明方法的另 一個實施方式，信號處理包含模式識別的方法和/ 或模糊邏輯的應(yīng)用和/或濾波和閾值形成的組合。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，所采用閾值可以在一個學(xué)習(xí)階-段確定，在該階 段期間在EKG信號的采集中不出現(xiàn)干擾或者只出現(xiàn)可忽略的干擾。在此，患 者可以位于磁共振設(shè)備的患者隧道之外。
此外，本發(fā)明涉及一種用于磁共振設(shè)備的測量的心電圖觸發(fā)的裝置。
按照本發(fā)明的裝置適于所述方法的實施。


本發(fā)明其他的優(yōu)點和細(xì)節(jié)借助于實施例結(jié)合附圖進(jìn)行說明。附圖為示意
圖并且
圖1示出了本發(fā)明第一實施例； 圖2示出了本發(fā)明第二實施例； 圖3示出了本發(fā)明第三實施例； 圖4示出了本發(fā)明第四實施例； 圖5示出了本發(fā)明第五實施例； 圖6示出了本發(fā)明第六實施例。
具體實施例方式
如在圖1中所示，心電圖信號被通過EKG信道1、 2作為輸入數(shù)據(jù)接收。 可以通過沒有示出的信道額外地接收心電圖信號。不過，在各種情況下，至 少采用在圖1中所示的兩個通過其接收EKG信號的EKG信道1、 2。
在實際的磁共振測量之前，首先進(jìn)行一個學(xué)習(xí)階段，其間患者處在磁共 振設(shè)備的患者隧道之外。由此確保信號釆集不會通過患者隧道內(nèi)部的磁場或 電場而被干擾。在學(xué)習(xí)階段確定EKG信號的R鋸齒的邊界值(閾值)。下邊 界值和上邊界值定義了 一個確定R鋸齒的可靠的值域的區(qū)間。
如圖l所示，EKG信道1的EKG信號在第一個分支3和第二個分支4 中被處理。在第一分支3中將EKG信號送至一個與MR特定的干擾匹配的低 頻濾波5,隨后信號被送至導(dǎo)數(shù)數(shù)值形成器6,該形成器形成第一或第二數(shù) 學(xué)導(dǎo)數(shù)或者二者合適的組合。借助內(nèi)插器在閾值形成器7中確定一個閾值， 將該閾值值與導(dǎo)數(shù)數(shù)值形成器6的輸出值在比較器8中比較。通過這種方式 確定導(dǎo)數(shù)的最大值和最小值。該最大值和最小值是容許值的區(qū)間的邊界值。 導(dǎo)數(shù)值或者導(dǎo)數(shù)絕對值的最大值將R鋸齒相對于邊緣陡峭的梯度干擾區(qū)別 開。通過下邊界值排除了在心臟周期的不太陡峭的T波上的錯誤觸發(fā)。比較 器8的輸出信號是第一比較結(jié)果，其被送至加權(quán)邏輯電路9。
在第二分支4中平行于第一分支3地進(jìn)行信號處理，在此，將EKG信號 送至導(dǎo)數(shù)形成器10，該形成器提供EKG信號的導(dǎo)數(shù)或者導(dǎo)數(shù)的數(shù)值。在下 一個步驟11中檢驗由導(dǎo)數(shù)形成器IO提供的值是否介于下限閾值和上限閾值 之間，從而得到第二比較結(jié)果。如果該比較結(jié)果是"是"，也就是說，如果由
路9的第二比較結(jié)果為"是"。
對于EKG信道1所描述的信號處理，按照相同的方式對于EKG信道2 執(zhí)行，必要時其他現(xiàn)有的EKG信道也經(jīng)受這種信號處理。所有的比較結(jié)果都 被送至加權(quán)邏輯電路9,根據(jù)該加權(quán)邏輯電路9的結(jié)果對^茲共振設(shè)備進(jìn)行觸 發(fā)12。在此，各個信道的信號處理平行地和基本上同時地進(jìn)行。
圖2示出了本發(fā)明的第二實施例。在這個實施例中，也將每個信道的EKG 信號在兩個單獨的分支中進(jìn)行處理。與第一實施例一致，在第一分支中經(jīng)過 低頻濾波5、導(dǎo)數(shù)數(shù)值形成器6、閾值形成器7和比較器8。在第二分支中經(jīng) 過導(dǎo)數(shù)形成器10,在步驟11中檢驗由導(dǎo)數(shù)形成器IO提供的值是否處于一個
區(qū)間內(nèi)。不同于第一實施例的是，將由第一分支提供的第一比較結(jié)果和由第 二分支提供的第二比較結(jié)果在加權(quán)邏輯電路13中相互運算。同樣地，將第二
EKG信道2的結(jié)果在加權(quán)邏輯電路14中相互運算。加權(quán)邏輯電路13、 14的 結(jié)果被送至加權(quán)邏輯電路15,根據(jù)后者的結(jié)果進(jìn)行對磁共振設(shè)備的觸發(fā)12。
圖3示出了本發(fā)明的第三實施例。對與前面實施例的相同的部件使用相 同的附圖標(biāo)記。不同于前面實施例的是，將分別由EKG信道的第一分支提供 的所有第一結(jié)果在加權(quán)邏輯電路16中相互運算。在示出的實施例中，加權(quán)邏 輯電路16進(jìn)行的是"或"運算。類似地，將所有EKG信道的第二分支提供 的所有第二比較結(jié)果在加權(quán)邏輯電路17相互運算。在示出的實施例中，加權(quán) 邏輯電路17進(jìn)行的是"與"運算。如圖3所示，在此可以使用兩個EKG信 道l、 2，然而，也可使用更多數(shù)量的EKG信道。在加權(quán)邏輯電路16、 17中 運行的邏輯運算的結(jié)果被送至加權(quán)邏輯電路18,后者在示出的實施例中被構(gòu) 造為"與"運算。根據(jù)該邏輯電路的結(jié)果進(jìn)行觸發(fā)12。
圖4示出了本發(fā)明的第四實施例。與第一實施例不同的是，存在第三分 支19，其中進(jìn)行信號處理。各個分支3、 4、 19平行運行，分支19提供第三 比較結(jié)果，和分支3、 4輸出的第一和第二比較結(jié)果一樣，該第三結(jié)果也被 送至邏輯電路9，根據(jù)后者的結(jié)果進(jìn)行觸發(fā)。
圖5示出了本發(fā)明的第五實施例。與第四實施例一致的是，存在第三分 支，其中進(jìn)行信號處理20。分支3、 4、 19的第一、第二、和第三比較結(jié)果 被送至加權(quán)邏輯電路21。圖5下部示出，對于第二信道2進(jìn)行同樣的處理， 各個比較結(jié)果被送至加權(quán)邏輯電路22。加權(quán)邏輯電路21和22的邏輯運算結(jié) 果被送至加權(quán)邏輯電路23,根據(jù)后者的結(jié)果進(jìn)行觸發(fā)12。
圖6示出了本發(fā)明的第六實施例。對于信道l、 2首先如同上述實施例一 樣在分支3、 4、 19中形成比較結(jié)果。所有信道l、 2的第一比較結(jié)果被送至 加權(quán)邏輯電路24,類似地，所有第二比較結(jié)果被送至加權(quán)邏輯電路25，所有 在第三分支中進(jìn)行的信號處理20的結(jié)果被送至加權(quán)邏輯電路26中，并且被 分別地分析。加權(quán)邏輯電路24、 25、 26中的結(jié)果被送至加權(quán)邏輯電路27, 根據(jù)后者的結(jié)果進(jìn)行觸發(fā)12。
需要指出的是，本發(fā)明也包括對在各個實施例中描述的特征的所有可能 的組合，即使沒有特別地指出。在本發(fā)明申請中，概念"信號處理" 一般地用 于模式識別的方法或模糊邏輯的應(yīng)用和/或濾波及閾值形成的組合。
權(quán)利要求
1.一種根據(jù)心電圖信號控制磁共振設(shè)備的測量的方法，包括下列步驟a)通過至少兩個信道采集心電圖信號；b)對于第一信道進(jìn)行信號處理，其中，心電圖信號在第一處理分支中被送至低頻濾器和導(dǎo)數(shù)數(shù)值形成器中，將輸出信號與從閾值形成器提供的閾值進(jìn)行比較，從而得到第一比較結(jié)果；c)在第二信號處理分支中進(jìn)行信號處理，其中，在第二處理分支中將心電圖信號送至導(dǎo)數(shù)形成器并且與上限閾值和下限閾值進(jìn)行比較，從而得到第二比較結(jié)果；d)對于第二和可能現(xiàn)有的其他信道進(jìn)行步驟b)和c)；e)在加權(quán)邏輯電路中分析對于所有信道的所有第一和第二比較結(jié)果；并且f)根據(jù)該加權(quán)邏輯電路的結(jié)果觸發(fā)磁共振設(shè)備的測量。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在方法步驟f)中相對于觸 發(fā)時刻MR測量分別周期地通過觸發(fā)、必要時帶有一個設(shè)定延遲時間而被觸 發(fā)。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在方法步驟f)中相對于觸 發(fā)時刻MR測量在一個可設(shè)定的開啟時間之后被啟動并且該MR測量在一個 可設(shè)定結(jié)束時間之后被結(jié)束。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在方法步驟f)中MR測量 不被觸發(fā)地進(jìn)行并且根據(jù)心電圖信號為所采集的MR測量數(shù)據(jù)添加時戳，其 中，必要時利用心電圖信號對MR測量數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，并且必要時進(jìn)行內(nèi)插。
5. 如以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，導(dǎo)數(shù)數(shù)值形成器 建立心電圖信號的第一或第二數(shù)學(xué)導(dǎo)數(shù)的數(shù)值，或者兩者的組合。
6. 如以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，導(dǎo)數(shù)形成器建立心電圖 的數(shù)學(xué)導(dǎo)數(shù)或其數(shù)值。
7. 如以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，對于所有信道的 信號處理基本上同時進(jìn)行。
8. 如以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在一個加權(quán)邏輯 電路中分析一個信道的第一和所屬的第二比較結(jié)果，而且將加權(quán)邏輯電路的所有結(jié)果都送至另 一個加權(quán)邏輯電路中，根據(jù)后者的結(jié)果觸發(fā)磁共振設(shè)備的 測量。
9. 如權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其特征在于，在第一個加權(quán) 邏輯電路中分析所有第 一 比較結(jié)果，并且在第二加權(quán)邏輯電路中分析所有第 二比較結(jié)果，其中，將第一和第二加權(quán)邏輯電路的結(jié)果送至另一個加權(quán)邏輯 電路，根據(jù)后者的結(jié)果觸發(fā)磁共振設(shè)備的測量。
10. 如以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在方法步驟C )之后，對于至少一個信道在第三和/或另一個處理分支中進(jìn)行信號處理。
11. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于，在另一個加權(quán)邏輯電路中 分析所有第三和可能的其他的比較結(jié)果，并且將所有加權(quán)邏輯電路的結(jié)果送至另 一個加權(quán)邏輯電路中，根據(jù)后者的結(jié)果觸發(fā)磁共振設(shè)備的測量。
12. 如以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，信號處理包括模式識別的方法和/或模糊邏輯的應(yīng)用和/或濾波和闊值形成的組合。
13. 如以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，通過所述加權(quán) 邏輯電路特定的心電圖信號的影響被加強(qiáng)或被限制。
14. 如以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，通過一個學(xué)習(xí) 階段確定在方法步驟b )和c )中所采用的閾值，在該學(xué)習(xí)階段期間在心電圖 信號的采集中不出現(xiàn)干擾或者只出現(xiàn)可忽略的干擾。
15. —種用于對磁共振設(shè)備的測量進(jìn)行心電圖觸發(fā)的裝置，其特征在于， 該裝置被設(shè)置為實施如述權(quán)利要求1至14中任一項所述的方法。
全文摘要
利用心電圖信號控制磁共振設(shè)備的測量的方法，包括下列步驟a)通過至少兩個信道采集心電圖信號；b)對第一信道進(jìn)行信號處理，其中，心電圖信號在第一處理分支中被送至低頻濾器和導(dǎo)數(shù)數(shù)值形成器中，將輸出信號與一個從閾值形成器提供的閾值進(jìn)行比較，從而得到第一比較結(jié)果；c)在第二信號處理分支進(jìn)行信號處理，其中，將心電圖信號在第二處理分支中送至導(dǎo)數(shù)形成器并且與上限閾值和下限閾值進(jìn)行比較，從而得到第二比較結(jié)果；d)對于第二和可能現(xiàn)有的其他信道進(jìn)行步驟b)和c)；e)在加權(quán)邏輯電路中分析對于所有信道的所有第一和第二比較結(jié)果；并且f)根據(jù)該加權(quán)邏輯電路的結(jié)果觸發(fā)磁共振設(shè)備的測量。
文檔編號A61B5/055GK101199419SQ20071019644
公開日2008年6月18日 申請日期2007年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月11日
發(fā)明者厄恩斯特·馬斯塔法, 斯蒂芬·默克爾, 赫爾穆特·羅貝爾, 邁克爾·弗蘭克 申請人:西門子公司