專利名稱：用于使磁共振成像數(shù)據(jù)同步于身體運(yùn)動(dòng)的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁共振(MR)成像，且更M地涉及MR成##:據(jù)與患者運(yùn) 動(dòng)的同步。
背景技術(shù)：
使MR圖像同步于患者的運(yùn)動(dòng)，例如心臟的跳動(dòng)、肺的呼吸或肢的運(yùn)動(dòng) 提供給診斷醫(yī)師具有/^口的與所感興趣的運(yùn)動(dòng)，例如與心動(dòng)周期的階l^^f 應(yīng)的圖^象。這種同步對(duì)于電影(cine)和靜止MR圖像均可以是有用的。為 了取得同步，有必要擁有指示身體的階段或位置的時(shí)序信號(hào)。例如在心臟 成像時(shí)時(shí)序信號(hào)可能指示每個(gè)心動(dòng)周期的開始。
用于提供心臟成像中的時(shí)序信號(hào)的一個(gè)技術(shù)是將適當(dāng)?shù)碾姌O連接到 患者用于監(jiān)視患者的ECG,同時(shí)MR成^lt據(jù)被收集。然而，用于MR中的脈 沖磁場(chǎng)梯度和磁場(chǎng)可以干擾ECG信號(hào)的收集。已經(jīng)^f^出特歹綠法來(lái)努力 克月隱些困難。CMa等人，"Performance of QRS Detection for Cardiac Magnetic Resonance Imaging with a Novel Vectorcardiographic Triggering Method," ， Journal of Magnetic Resonance Imaging, 12: 678-688 ( 2000 ) 。 Fischer等人，"Novel Real-Time k-Wave Detect ion Algorithm Based on the Vectorcardiogram for Accurate Gated Magnetic Resonance Acquisitions," Magnetic Resonance in Medicine, 42:361-370 ( 1999 )。將ECG電M加于患者、并且建立以獲取ECG數(shù)據(jù)相對(duì)復(fù)雜 且費(fèi)時(shí)。并且對(duì)于能維持下去的ECG信號(hào)，在成像期間重新定位電極可以 變得有必要，并JLil典型i缺求MR圖像采集被停止且患者被從MR單元的 孔中取出。
使MR圖像同步在分段或交錯(cuò)的電影成像中尤其具有價(jià)值,其中每個(gè)圖 像的數(shù)據(jù)源自所感興趣運(yùn)動(dòng)的不同周期。為了使圖像具有意義，只有來(lái)自
不同周期的對(duì)應(yīng)階段的數(shù)據(jù)應(yīng)該#>以組合，因此需^(M/f象數(shù)據(jù)與所述
運(yùn)動(dòng)同步。例如，在分段的心臟電影成像中，每個(gè)圖像的k-空間(k-space) 線可來(lái)自在單次呼吸保持期間存在的14個(gè)或更多個(gè)不同的心動(dòng)周期。
分ltt交錯(cuò)的電影成像的同步既可以預(yù)期地也可以回顧地實(shí)現(xiàn)。當(dāng)被 預(yù)期地實(shí)現(xiàn)時(shí)，響應(yīng)于源自ECCI電極或作為選擇地源自手指脈沖血氧計(jì)或 被設(shè)計(jì)^Ji視與心動(dòng)周期同步的生理信號(hào)的其它設(shè)備的時(shí)序信號(hào)，成像數(shù) 據(jù)的采集開始。數(shù)據(jù)采集典型地持續(xù)一固定的時(shí)間間隔，其足夠長(zhǎng)以M 收縮階段和舒張階段的開始。然后，典型地存在~"#止期間直至下一個(gè)時(shí) 序信號(hào)。作為選擇地，通過(guò)與ECCI基時(shí)序信號(hào)異步地連續(xù)獲取成#|史據(jù)， 可以回顧地實(shí)現(xiàn)同步，同時(shí)每行數(shù)據(jù)相對(duì)于最后觸發(fā)信號(hào)^^取的時(shí)間得 到記錄。采集之后，基于所記錄的時(shí)序數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)被分配給心動(dòng)周期的適 當(dāng)階段。
在J賄技術(shù)中已經(jīng)嘗試直接i^A人MR數(shù)據(jù)得到時(shí)序信息，以為了消除 ECG或其它附加的時(shí)序測(cè)量的需要。但是這些努力一直依賴于收集在產(chǎn)生MR 圖寸象時(shí)并不被使用的附加MR數(shù)據(jù)。
例如，Spraggins的U. S.專利4， 961， 426和Spraggins的Wireless Retrospective Gating: Application to Cine Cardiac Imaging, Magnetic Resonance Imaging, 8:675-681 (1990 )講嫁^U人中可以得到時(shí)序信號(hào) 的附加"時(shí)序片"。以未進(jìn)^^目位編碼的回波形式的時(shí)序數(shù)據(jù)與成像數(shù)據(jù) 采集相交錯(cuò)(每隔采集的是時(shí)序數(shù)據(jù))，并且可以從與正在#械像區(qū)域不 同的心臟區(qū)域(例如其中運(yùn)動(dòng)更加可見的區(qū)域)獲取。Kim等人所著的 'ExtracUon of Cardiac and Respiratory Motion Cycles by Use of Projection Data and Its Application to NMR Imaging, ' Magnetic Resonance in Medicine, 13:25 ( 1990 )使用類似的方案，只是附加數(shù)據(jù) 被變4械空間城(Spraggins已經(jīng)直接^MM頻率域數(shù)據(jù))以提供表示圖像 片層到沿著時(shí)間數(shù)據(jù)采集方向被定向的線上的投影信號(hào)。
另一方案可見于Vasanwala等人的"Prospective MR Signal-Based Cardiac Triggering" ， Magnetic Resonance in Medicine, 42:82— 86 (1999),其中特殊的"triggering sequence" ^^^4示主動(dòng)脈血
速的經(jīng)速度編碼的數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)JM發(fā)事件時(shí)，系統(tǒng)乂Alij^列轉(zhuǎn)換到成像 序列。
在呼吸門控領(lǐng)域，被//^口為導(dǎo)航器門控或?qū)Ш狡骰夭ǖ募糬^人額外的 非成mt據(jù)得到時(shí)序信號(hào)。Ehman & Felnilee, "Adaptive technique for high-definition MR1 of moving structures. "Radiology, 173: 255-263 (1988)。典型地，垂直于隔膜的投影#^取，同時(shí)i^i彖4笨測(cè)算法^JD來(lái) 確定呼吸周期的位置。

發(fā)明內(nèi)容
總體上，在第一方面，本發(fā)明的特點(diǎn)是通過(guò)從MR成mt據(jù)抽取時(shí)序
信號(hào)而不^^僅僅^a負(fù)僅為了時(shí)序所獲取的附加數(shù)據(jù)，使MR成#|史據(jù)與患者
的運(yùn)動(dòng)(例如心臟的跳動(dòng))同步。通過(guò)從MR威/^lt據(jù)得到時(shí)序信息，優(yōu)良 的圖像質(zhì)量是可能的。例如，在其中圖傳_^于在一次呼吸保持期間所收 集的數(shù)據(jù)的心臟成像中，在所述呼吸保持期間更多的可用時(shí)間可用于收集 成像凄亂
優(yōu)良的圖像質(zhì)量還可由歐數(shù)據(jù)與影響它的運(yùn)動(dòng)的直接同步，而不是以 外部生理信號(hào)或在圖像生成中未被使用的MR信號(hào)形式的一些非直接測(cè)量所 產(chǎn)生。
臨床生產(chǎn)力得到增加，因?yàn)閿?shù)據(jù)收集時(shí)間被縮短，以及因?yàn)?吏患者4故 好MR研究的準(zhǔn)備需要更少的時(shí)間(因?yàn)闆](méi)有必要綽上ECG電極)。
本發(fā)明解決了在MR單元的M環(huán)嫂中獲取ECG信號(hào)的問(wèn)題。無(wú)能力獲 取可靠的ECG信號(hào)是失敗的心臟MR檢查的常見原因。不需要昂貴且復(fù)雜的 設(shè)備(例如ECG監(jiān)視設(shè)備)來(lái)產(chǎn)生時(shí)序信息。
寬范圍的身*動(dòng)可以被同步，包括隨意運(yùn)動(dòng)象肌肉收縮或祖嚼、以 及非隨意運(yùn)動(dòng)象呼吸。呼吸運(yùn)動(dòng)，^^^^R圖象中的假l^差圖像質(zhì)量 的主要原因。呼吸運(yùn)動(dòng)信息可以直接^k/人MR數(shù)據(jù)中抽取并且可以#^]來(lái)使 圖像數(shù)據(jù)與呼吸周期的靜止期間同步，從而i^了假象。這允許難以控制
其呼吸的患者(例如老年患者、嬰兒)在自由呼吸期間使數(shù)據(jù)得到收集， 從而避免為了胸或腹部的MRI對(duì)呼p及保持的常JW求。
時(shí)序信號(hào)可以源自胎兒的MR數(shù)據(jù)，以避免測(cè)量胎兒ECG的復(fù)雜性，從 而使能高時(shí)間和空間^#岸率的胎兒心臟嫩圖像的采集，這是迄今為jhii— 直不可能的事情。
本發(fā)明第一方面的優(yōu)選實(shí)施可結(jié)合下述中的一個(gè)或更多個(gè)
可沿著徑向或螺旋k-空間斬^^^取成^&據(jù)，這樣時(shí)序信息可從處于 或接近原點(diǎn)的凈^繁收集到的k-空間點(diǎn)中抽取。取決于^^取的方法，時(shí)序 信息可從原始的k-空間凄t據(jù)或從被變換戎空間域的k-空間中荻取。時(shí)序信 息可基于k-空間的中心點(diǎn)，其被/^口為原始數(shù)據(jù)的回波峰值。它還可基于 通過(guò)將原始MR數(shù)據(jù)變4械空間域而計(jì)算出的1維投影或2維圖像。多于一 個(gè)投影可被用來(lái)允許圖像質(zhì)心的計(jì)算。投影可到一 k-空間線上，其取向被 選擇成增強(qiáng)對(duì)所感興趣的運(yùn)動(dòng)的敏感性。時(shí)序信息可基于低分辨率圖像的 相關(guān)，所述低分辨率圖像可通過(guò)Y相交錯(cuò)數(shù)據(jù)采集(例如使每個(gè)交錯(cuò)包括 ^A分?jǐn)湹膋-空間區(qū)域的一組k-空間執(zhí)跡)而^^取。時(shí)序信息可從低分 辨率圖像的被選擇區(qū)域中被抽取。
被抽取的時(shí)序信息可被處理以提供與運(yùn)動(dòng)的時(shí)間對(duì)應(yīng)(例如表示運(yùn)動(dòng) 開始的時(shí)間或在運(yùn)動(dòng)期間另一事件時(shí)間的時(shí)間值)。處理可包括抽:^信號(hào) 的峰值、相位或時(shí)間變化率。 .
時(shí)序信息可^^J來(lái)回顧i械預(yù)期地使MR成像數(shù)據(jù)與所述運(yùn)動(dòng)同步?；?者的運(yùn)動(dòng)可是周期性的(例如，心臟或肺的周浙)"生運(yùn)動(dòng))。時(shí)序信息可包 括隨著運(yùn)動(dòng)期間數(shù)m^變化的時(shí)間變化信號(hào)。MR成H4t據(jù)可是分段的電 影成像數(shù)據(jù)。
時(shí)序信息可獨(dú)自iW人MR成^lt據(jù)中被抽iMl它可從MR成^lt據(jù)與附 加非成^J史據(jù)的組合中被抽取。
所述方法可通過(guò)^^I被定位到正在移動(dòng)的身體部分上的RF線圈(例如 RF線圈可被定位到心臟上)而執(zhí)行。
總體上，在第二方面中，本發(fā)明的特點(diǎn)在于MR成像方法，其包括將產(chǎn) 生RF信號(hào)的脈沖序列同時(shí)^。到至少笫一和笫二 RF線圈上；處理在所述 第一線圏上所獲取的RF信號(hào)，以抽取MR成像數(shù)據(jù)；處理在所述第二線圏 上所獲取的RF信號(hào)，以抽取除MR成mt據(jù)以外的數(shù)據(jù)；以及使用MR成像
數(shù)據(jù)來(lái)產(chǎn)生歐圖像。
在本發(fā)明這個(gè)方面的優(yōu)選實(shí)施中，可結(jié)合下述中的一個(gè)或更多個(gè)本 發(fā)明可被應(yīng)用到使MR圖像數(shù)據(jù)與患者的運(yùn)動(dòng)同步，在所述情況下時(shí)序數(shù)據(jù) 從第二RF線圈中^^取、指示運(yùn)動(dòng)的時(shí)序信息被從時(shí)序數(shù)據(jù)中抽取、以及 時(shí)序信息祐J來(lái)使MR成#1史據(jù)與所逸逸動(dòng)同步?？纱嬖谛纬删€圏陣列的多 個(gè)第一 RF線圈，并且每個(gè)被確定大小且*^丈置主要地用于獲取MR威/^|史 據(jù)。笫二RF線圈可被定位到正在運(yùn)動(dòng)的身體部分上。MR成^J史據(jù)可包括心 臟成^lt據(jù)并且第二RF線圏可被定位到心臟附近的胸部區(qū)域。時(shí)序信息專 門地自從笫二RF線圈所獲取的時(shí)序數(shù)據(jù)中^皮抽取。MR成像數(shù)據(jù)專門地自從 第一RF線圈所獲取的RF信號(hào)中被抽取。
總體上，在第三方面，本發(fā)明的特點(diǎn)在于通過(guò)從MR數(shù)據(jù)中而不是從 ECG其它非信號(hào)中抽取時(shí)序信息，使MR胎兒心臟成^lt據(jù)與胎兒心臟的運(yùn) 動(dòng)同步。
在本發(fā)明這個(gè)方面所優(yōu)選的實(shí)施中，可結(jié)合下述中的一個(gè)或更多個(gè) 時(shí)序信息可從MR成^^:據(jù)中被抽取(即相同于本發(fā)明的第一方面)。作為 選擇地，時(shí)序信息可從并不作為MR成像數(shù)據(jù)使用的MR數(shù)據(jù)中被抽取。
從附圖及詳細(xì)說(shuō)明以及,M又利要求中，本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將是 顯而易見的。


圖1是描繪由本發(fā)明的許多實(shí)施所遵循的過(guò)程的方框圖。 圖2是示出徑向k-空間采集的k-空間圖。 圖3是示出螺凌k-空間采集的k-空間圖。
圖4和5是k-空間圖，其每個(gè)均示出徑向k-空間勒跡的不同組(交錯(cuò))。
圖6是示出回顧ih皮同步的成像數(shù)據(jù)采集的4分的時(shí)序圖。
圖7是用在本發(fā)明一些實(shí)施中的RF接收線圈的示意圖。
圖8示出用在一些實(shí)施中用于提供徑向k-空間執(zhí)跡的一個(gè)可能的脈沖序列。M實(shí)施方式
本發(fā)明存在可能的很多不同實(shí)施，太多以致于不可能在此都加以說(shuō) 明。下面對(duì)目前所優(yōu)選的一些可能的實(shí)^l口以說(shuō)明。然而，無(wú)論怎樣強(qiáng)烈 地強(qiáng)調(diào)也不過(guò)分，這些是對(duì)本發(fā)明實(shí)施的說(shuō)明，且不是對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明， 其并不被限制于在這個(gè)段中所說(shuō)明的詳細(xì)實(shí)施而是在權(quán)利要求中以更廣泛
的術(shù)語(yǔ)^b^以i兌明。
圖1示出許多這些實(shí)施所共同的步驟。MR成^H據(jù)^t^取。時(shí)序信息
被從mr成mt據(jù)中抽取。時(shí)序信息#>以處理以提供與所感興趣的運(yùn)動(dòng)的
時(shí)間對(duì)應(yīng)。成像數(shù)據(jù)被與運(yùn)動(dòng)同步。被同步的歐成^^t據(jù)被用來(lái)產(chǎn)生MR 圖像。
MR成^Jt據(jù)以這樣的方式^^取，以便于允許時(shí)序信息的抽取反映患 者的運(yùn)動(dòng)。優(yōu)i4i也這是通過(guò)沿著頻繁地通過(guò)k-空間中心(或原點(diǎn))的k-空 間4Wl取數(shù)據(jù)而完成的，因?yàn)樵趉-空間原點(diǎn)處的值包含表示空間域圖像 DC (或平均)值的回波峰值。具有圖像的平均值通常對(duì)于抽取時(shí)序信息是 非常有益的，因?yàn)樯?^動(dòng)趨向于與平均值的變^4目關(guān)聯(lián)。幾乎任何MR圖 像采集將包M過(guò)k-空間中心的一些k-空間執(zhí)跡，但_是總體上所述4她太 不頻繁ifctit^斤述中心以致于無(wú)益于獲取時(shí)序信號(hào)。
存在各種數(shù)據(jù)采集策略，其可以被實(shí)施以確保k-空間原點(diǎn)數(shù)據(jù)被頻繁 地得到收集。例如，成^lt據(jù)可以沿著徑向或螺旋k-空間輛跡得到收集(圖 2和3),因?yàn)檫@才科故固有地引起數(shù)據(jù)在k-空間原點(diǎn)10處^妙頁(yè)繁i^口以收 集。用在所謂的Propeller ME中的同心矩形條也可是有益的。Pipe, James U., "Motion Correct ion wUh PROPELLER MRI: Application to Head Motion and Free Breathing Cardiac Imaging, ，， Magnetic Resonance in Medicine 42: 963-969 (1999)。并且甚至笛卡爾(Cartesian )軌跡可被采用以便于 數(shù)據(jù)可^^夠經(jīng)常地/人k-空間的中央?yún)^(qū)域^^取，以允許有益的時(shí)序信號(hào) 的抽取。
沒(méi)有必*個(gè)凄史據(jù)采集4^^通過(guò)k-空間原點(diǎn)，但是伊0i^4il相對(duì)頻繁 i4^生在數(shù)據(jù)采集期間，這樣所抽取的時(shí)序信息提供高到足以表示所感興 趣的身*動(dòng)的時(shí)間分辨率。同樣，并不絕對(duì)必要的是數(shù)據(jù)采集正好通過(guò)k-空間原點(diǎn)，因?yàn)橛锌赡軙r(shí)序信息被從接近但是相隔于原點(diǎn)的k-空間位置 被抽取。
優(yōu)選地，用于獲取成像數(shù)據(jù)的k-空間軌跡靠其自身足以提供時(shí)序信 息，但是在一些實(shí)施中，時(shí)序信息主要從k-空間成像數(shù)據(jù)中、并jua^人并 不用于成像的一些附力。k-空間數(shù)據(jù)中被抽取。
存在許多可能的用于抽取時(shí)序信息的具^(guò)l支術(shù)。例如，時(shí)序可以從下 述中被抽取(1)原始的k-空間中心點(diǎn)；(2)1維空間域才殳影；(3 )多 個(gè)1維空間域投影(記波圖)；(4 )低^#岸率的2維圖像。在所述笫一實(shí) 例中，時(shí)序信息直接從原始的k-空間數(shù)據(jù)中^^取。在其它實(shí)例中，時(shí)序 信息從被變換的空間域數(shù)據(jù)中被抽取。通過(guò)使用原始的k-空間數(shù)據(jù)以及被 變換的教:據(jù)，許多其它4支術(shù)是可能的。
第一實(shí)例簡(jiǎn)單地從k-空間的中心點(diǎn)抽取時(shí)序信息。^f可頻繁地通過(guò)k-空間中心的k-空間勒跡(例如，徑向的或螺旋的)將以這個(gè)方案工作。
第二和第三實(shí)例對(duì)沿著徑向k-空間執(zhí)跡所獲取的數(shù)據(jù)加以處理以產(chǎn) 生沿著這些4iiil的1維圖像投影。時(shí)序信息可以從單1維投影(第二實(shí)例) 或從來(lái)自處于變化角度的k-空間線所取得的多個(gè)投影(第三實(shí)例)中被抽 取。計(jì)算沿著k-空間線所采集的k-空間數(shù)據(jù)的傅立葉變換給出沿著垂直于 所述線方向的圖像投影。使用單投影可以提供沿著所選擇方向的質(zhì)心變 化，其應(yīng)該考慮到正在被檢查的解剖體初d口以選擇。時(shí)序信息可以從一個(gè) 這樣的1維投影中(第二實(shí)例)、或從每個(gè)對(duì)應(yīng)于沿著不同角度的徑向線 的幾個(gè)I維投影中(笫三實(shí)例)被抽取。將來(lái)自處于不同角度徑向線的投 影進(jìn)行組合允許人們計(jì)算可提供時(shí)序信息的圖像片層的兩維質(zhì)心。
在第四實(shí)例中，數(shù)據(jù)采^A利用提^""系列低分辨率2維圖像的交錯(cuò) (螺旋或徑向的)k-空間軌逸而扭行的，所述2維圖像與參考圖像進(jìn)行比 較(例如，被交叉相關(guān))，并且時(shí)序信息是基于所述比較的結(jié)果(例如， 所計(jì)算的相關(guān)系數(shù)的時(shí)間變化可以提供時(shí)序信息)。低分辨率的圖像可以 是有可能包括所感興趣的移動(dòng)目標(biāo)的整個(gè)圖像或子區(qū)域。圖4和5是交錯(cuò) 的徑向k-空間輛跡的實(shí)例。在圖4中被標(biāo)注為A至D的徑向執(zhí)跡集合是經(jīng) 過(guò)至少一個(gè)完整的運(yùn)動(dòng)周期被重復(fù)i^^取，緊跟其后的是圖5中被標(biāo)注為E
至H的徑向勒跡集合，其也是經(jīng)過(guò)至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)的滿周期被重復(fù)i^k^取(緊 接其后的是許多更多的交錯(cuò)的4她集合)。低^#序率的2維圖像可以從每 個(gè)4她集合(例如從圖4中的A至1集合及從圖5中的B至H集合)中得 到。作為選擇地，如果螺J走k-空間專iL^被^JD，則每個(gè)螺J走專Ail可以靠其 自身提側(cè)氐^#岸的2維圖像，Mi斤述圖像可以抽取時(shí)序信息。
在時(shí)序信息被抽取^，信息被進(jìn)行處理以提供與所感興趣的運(yùn)動(dòng)的 時(shí)間對(duì)應(yīng)。許多不同的處理技術(shù)可以被使用。在一些實(shí)施中時(shí)序信息可是 對(duì)應(yīng)于運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變化信號(hào)，并且可以使用算法來(lái)識(shí)別在信號(hào)中對(duì)應(yīng)于所 感興趣的時(shí)間事件(或所感興趣運(yùn)動(dòng)的特定期)的特征。但是在通常意義 上時(shí)序信息作為時(shí)間變化信號(hào)存在并不是必要的，因?yàn)橛糜谕剿枰?信息可僅是針對(duì)每個(gè)正在研究的運(yùn)動(dòng)周期的單個(gè)時(shí)間值，且因此所述算法 可只M理時(shí)序信息，以產(chǎn)生llr出時(shí)間值，而無(wú)需存在時(shí)間變化信號(hào)的中 間步驟。在一些實(shí)施中，在時(shí)序信息上所執(zhí)行的處理的結(jié)果還可是被用來(lái) 啟動(dòng)圖像lt據(jù)采集的觸^^信號(hào)。
在其中時(shí)序信息是時(shí)間變化信號(hào)的情況下，信號(hào)的各種特征-一例如， 量值、相位或變化率對(duì)于使相聯(lián)系的成像數(shù)據(jù)同步是有益的。在心臟脊成 像中，時(shí)間變化信號(hào)可是表示《ui^流出由MR單元正在監(jiān)視的組織片層的 血量。在典型的短軸或長(zhǎng)軸方位上，周期性的波動(dòng)由心室血庫(kù)量的變化而 產(chǎn)生。通過(guò)使用利用FALSE或TueFISP類型序列的采集技術(shù)，時(shí)間變化信 號(hào)在心動(dòng)周期的舒張期的結(jié)束可具有最大的量值，且在收縮期的結(jié)束可具 有最小的量值。因此，信號(hào)的量值可直接有益于確定心臟處于心動(dòng)周期的 某個(gè)階段的時(shí)間。
心臟成#^￡提供時(shí)間變化信號(hào)的相位是有益的一實(shí)例。取決于成#^ 向，連同在RF激勵(lì)^所;^。的梯度，信號(hào)的相位可與循環(huán)血庫(kù)的逸復(fù)變 4b^目關(guān)聯(lián)。這可使相位可能^J ]于將時(shí)間標(biāo)記分配到心臟成像數(shù)據(jù)中。
信號(hào)的量^A相位已經(jīng)提到，但是在一些實(shí)施中，信號(hào)的實(shí)或虛的組 分可直4妄有益于同步化。
時(shí)間變化信號(hào)的變化率還可是有價(jià)值的。例如，信號(hào)中的最大或最小 變化率可有益于使所收集的成像數(shù)據(jù)同步于心動(dòng)周期、呼吸周期、或患者
的其它不隨意運(yùn)動(dòng)或隨意運(yùn)動(dòng)中的特定點(diǎn)。
在一些實(shí)施中，可在時(shí)間變化信號(hào)上^M亍各種信號(hào)調(diào)節(jié)過(guò)程，以增強(qiáng) 其用于佳威^l史據(jù)同步的價(jià)值。例如，在脊f言號(hào)通過(guò)峰值探測(cè)算法以確定 信號(hào)的最大量值之前，可使信號(hào)通過(guò)一低通或帶通濾波器。
在時(shí)序信號(hào)已經(jīng)#>以處理以提供所希望的與感興趣運(yùn)動(dòng)的時(shí)間對(duì)應(yīng) 之后，成像數(shù)據(jù)被與所述運(yùn)動(dòng)同步。如上面所說(shuō)明，所述處理可產(chǎn)生(例 3遮動(dòng)開始的、或在運(yùn)動(dòng)期間另一階段或時(shí)間事件的)時(shí)間值，或它可產(chǎn) 生一些類型的觸發(fā)信號(hào)。佳威像數(shù)椐同步可以被預(yù)期地(例如通過(guò)使用觸 發(fā)信號(hào)輸出以啟動(dòng)成像數(shù)據(jù)的采集)或回顧地(例如，通過(guò)比較運(yùn)動(dòng)開始 的時(shí)間《狄與成mt據(jù)相聯(lián)系的時(shí)間標(biāo)記)完成。
回顧地被同步的實(shí)施被示意性地示例于圖6。數(shù)據(jù)以分段型式被獲
取，這樣在給定的采集窗內(nèi)，對(duì)應(yīng)電影圖像幀的僅^p分k-空間線^^取。 在圖6所示出的實(shí)例中，在itt立成至少與最長(zhǎng)的預(yù)計(jì)心動(dòng)周期一樣長(zhǎng)的 采集窗期間，每個(gè)k-空間段被采集12次。每個(gè)^R具有l(wèi)l個(gè)k線，且數(shù)據(jù) 在發(fā)生于同一呼吸保持中的15個(gè)采集窗上^^集(在圖中^又示出兩個(gè)周 期)。對(duì)于每個(gè)圖像幀的總計(jì)165個(gè)k-空間線，每個(gè)圖像幀由每個(gè)11個(gè)k-空間線的15個(gè)l^且成。段被連續(xù)i4^取，并JL^數(shù)據(jù)采集完成之后，從成 ^!史據(jù)所抽取的時(shí)序信息被用來(lái)回顧地使^^取的數(shù)據(jù)同步。為了將成像 數(shù)據(jù)同步于心動(dòng)周期，所獲取的成像數(shù)據(jù)的時(shí)間標(biāo)記(例如到每個(gè)所荻取 的線)建立了相對(duì)于相聯(lián)系的心動(dòng)周期開始的時(shí)間獲取數(shù)據(jù)的時(shí)間(那個(gè) 時(shí)間已經(jīng)從自成^lt據(jù)被抽取的時(shí)序信息中得到)。
在預(yù)期性地被觸發(fā)的實(shí)施中，時(shí)序信息的4^取和處理被進(jìn)行得足夠 快，以致于提供實(shí)時(shí)的或接近實(shí)時(shí)的觸發(fā)信號(hào)來(lái)影響成像數(shù)據(jù)的采集。例 如，在心臟分段電影成像情況下，當(dāng)觸發(fā)信號(hào)指示已經(jīng)探測(cè)到R-波時(shí)成像 凄史據(jù)段的采集可開始。隨著預(yù)期的觸發(fā)，觸發(fā)啟動(dòng)k-空間的一個(gè)段的采集。 在電影成像中，數(shù)據(jù)的一個(gè)或更多個(gè)線的這個(gè)相同段被重復(fù)地需要，直至 下一個(gè)觸發(fā)n。在那個(gè)點(diǎn)上，采集切換到k-空間數(shù)據(jù)的下一段。
傳統(tǒng)的MR單元可被用^l^取MR成^lt據(jù)，使數(shù)據(jù)采集如上所討論沿 著k-空間4政。 一全身RF發(fā)射線圈可^JI]來(lái)發(fā)射RF脈沖，并且四至八個(gè)
RF接4線圈的表面陣列可^jl]^:取RF信號(hào)(圖7示出四個(gè)這樣的表面陣 列線圏)。眾所周知的梯度線圏可被使用。MR單元可以佳月極寬種類的脈 沖序列，包括圖8中所示的一個(gè)(其產(chǎn)生徑向的相隔k的勒跡)。能夠提 供所希望的k-空間軌跡并且能夠足夠快地獲取成^l史據(jù)以滿足時(shí)序要求的 <射可序列將足夠。例如，對(duì)于心臟的同步，可希望地是至少大約每10毫秒 荻取調(diào)諧信息，并且因此能夠以那個(gè)速率獲取數(shù)據(jù)的^^可序歹'J將足夠。
典型地是在胸或腹的MRI中^JI]多個(gè)獨(dú)立RF (射頻)線圏元件的陣列 (如圖7中示意性所示)以優(yōu)化圖j象的信噪比。這些線圈的每個(gè)在圖像視 場(chǎng)的一個(gè)區(qū)域貢獻(xiàn)信號(hào)，并且線圏的敏感區(qū)域典型地破此重疊。來(lái)自多個(gè) 線圏的信號(hào)被獨(dú)立的接收器信il^取，并且被獨(dú)立地重建。來(lái)自多個(gè)線圈 的信息組合典型地發(fā)生在圖傳J成而不是在原始數(shù)據(jù)中。雖然陣列中的所有 線圈可向圖像貢獻(xiàn)有用的信息，但是與心膨逸動(dòng)相關(guān)的圖##:據(jù)的變化將 在直接^i文置到心臟上的線圈中^J:強(qiáng)的。這個(gè)線圈的敏感區(qū)域?qū)⒂蓙?lái)自 心臟的信號(hào)支配，并且因此受其運(yùn)動(dòng)影響最大。因此，有利地是選#^義一 個(gè)成像線圏(使選擇基于因運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的信號(hào)變化的幅度被自動(dòng)進(jìn)行)作為 成mt據(jù)源，/^匕成#*據(jù)抽取時(shí)序信息。
作為選擇地，還可有利地是將附加的小局部H線圏放置在正在^il像 的解剖體(例如在用于心臟成像的患者胸上)近旁，并且從由那個(gè)線圈所 接收的信號(hào)中抽取時(shí)序信息。附加的線圈在大小可是比用于獲取成像數(shù)據(jù) 的線圏較小或較大，但是可能有利地是使所述附加線圈更小。這;]械向于 改善運(yùn)動(dòng)與被抽取的時(shí)序信息的相關(guān)。在這種情況下，來(lái)自附加線圏的數(shù) 據(jù)雖然/A4目同的成像脈沖序列產(chǎn)生且M上與由線圈陣列所獲取的成像數(shù) 據(jù)被同時(shí)獲取，但其并不用于成像。這樣的實(shí)施是本發(fā)明笫二方面的一些 可能的實(shí)施。
尋A^位的RF線圈一不管它是還用于成像的線圏之一還是未被用于成 像的附加定位線圈一充當(dāng)將所獲取的成像數(shù)據(jù)限制到僅包含心臟(或其它 運(yùn)動(dòng)的目標(biāo))的小局部區(qū)域，由此降j氐對(duì)與所希望的時(shí)序信息無(wú)關(guān)的噪聲 源的翁:感'l"生。
除了上述說(shuō)明的那些以外的本發(fā)明的許多其它實(shí)施在本發(fā)明的范圍 內(nèi)，其由^的權(quán)利要求來(lái)定義。當(dāng)4又利要求4是到"MR成^I史椐"時(shí)，它 們是指^^]來(lái)產(chǎn)生MR圖像的數(shù)據(jù)，且不是指##^也為其它目的而獲取的數(shù) 據(jù)，例如僅為提供時(shí)序信息而獲取的附加數(shù)據(jù)。
本發(fā)明一個(gè)方面所要求的特征并沒(méi)有必要要求去實(shí)踐本發(fā)明的其它方 面。例如，在其最廣泛的方面，沒(méi)有必要抽取時(shí)序信息以實(shí)踐本發(fā)明的第 二方面，并JL^實(shí)施中當(dāng)時(shí)序信息被抽取時(shí)它從M成^lt據(jù)中被抽取是沒(méi) 有必要的(例如它可以抽取自乂AJi面說(shuō)明的附加被定位線圏所獲取的時(shí)序 數(shù)據(jù))。進(jìn)一步的實(shí)例是實(shí)踐本發(fā)明的第三方面并不要^P人歐成^^:據(jù) 中獲取時(shí)序信息。
本發(fā)明第 一方面的其它實(shí)施的幾個(gè)實(shí)例包括如下
時(shí)序信息并不需要被氺H^k^成像數(shù)據(jù)中抽取，因?yàn)橥╥ii^^人成l象 數(shù)據(jù)中抽取時(shí)序信息但與僅為了時(shí)序目的而得到的附加數(shù)據(jù)相結(jié)合，可以 擁有來(lái)自本發(fā)明的一些益處。
多于一個(gè)技術(shù)可^M于抽取時(shí)序信息，并錄于在取得所希望的與運(yùn) 動(dòng)的時(shí)間對(duì)應(yīng)時(shí)技術(shù)的表現(xiàn)，來(lái)選擇采用哪個(gè)技術(shù)，或所抽取的時(shí)序信息 可是兩個(gè)技術(shù)的結(jié)果的;W^且合。
利用數(shù)據(jù)選擇性的濾波，心臟和呼吸的時(shí)序信息可典型地A^目同的MR 成像數(shù)據(jù)中被抽取。
本發(fā)明的實(shí)施可與用于取得時(shí)序信息的其它技W目組合。例如，呼吸 運(yùn)動(dòng)可利用本發(fā)明的實(shí)施被同步化，雖然心臟成像數(shù)據(jù)的同步由傳統(tǒng)的基 于ECG時(shí)序來(lái)處理。
權(quán)利要求
1.一種使MR成像數(shù)據(jù)與患者的運(yùn)動(dòng)同步的設(shè)備，包括用于在所述運(yùn)動(dòng)期間從所述患者獲取MR成像數(shù)據(jù)的裝置，該裝置包括用于為多個(gè)圖像幀獲取圖像數(shù)據(jù)的裝置；和用于從通過(guò)k-空間中心的多個(gè)k-空間軌跡獲取用于一幀的數(shù)據(jù)的裝置；用于從至少一部分所述MR成像數(shù)據(jù)中抽取時(shí)序信息的裝置，該獲取裝置包括用于從多個(gè)k-空間軌跡獲取用于一幀的時(shí)序信息的裝置，該時(shí)序信息指示所述運(yùn)動(dòng)；用于響應(yīng)于所述時(shí)序信息而使所述MR成像數(shù)據(jù)與所述運(yùn)動(dòng)同步的裝置；以及用于響應(yīng)于被同步的MR成像數(shù)據(jù)而產(chǎn)生MR圖像的裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的設(shè)備，其中所述k-空間4線包括徑向或螺^走軌跡。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中所述抽取時(shí)序信息的裝置包括用于 從原始k -空間數(shù)據(jù)中抽取時(shí)序信息的裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中所述抽取時(shí)序信息的裝置包括用于 從被變l線空間域的k -空間數(shù)據(jù)中抽取時(shí)序信息的裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3的設(shè)備，其中所^^取時(shí)序信息的裝置包括用于 從位于k -空間的中心的位置獲取時(shí)序信息。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其中所述抽取時(shí)序信息的裝置包括 用于基于一個(gè)或多個(gè)被計(jì)算的1維投影而抽取時(shí)序信息的裝置；和 用于變換沿著徑向k-空間執(zhí)跡而收集的原始k-空間數(shù)據(jù)的裝置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其中所述抽取時(shí)序信息的裝置包括用于 基于多個(gè)被計(jì)算的1維投影而抽取時(shí)序信息的裝置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的設(shè)備，其中所述抽取時(shí)序信息的裝置包括用于基于被計(jì)算的圖像的近如誠(chéng)心而抽取時(shí)序信息的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其中所述抽取時(shí)序信息的裝置包括用于 基于計(jì)算機(jī)1 -維投影而抽取時(shí)序信息的裝置，該投影基于一 k -空間線， 其取向被選^^成增強(qiáng)所述時(shí)序信息對(duì)運(yùn)動(dòng)的彰:感性。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其中所述抽取信息的裝置包括用于基于 低分辨率圖像的相關(guān)性而抽取時(shí)序信息的裝置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其中所#于低分辨率圖像的相關(guān)性而 抽取時(shí)序信息的裝置包括交錯(cuò)數(shù)據(jù)的裝置，其中該交錯(cuò)包括MM的k -空間區(qū)域的k -空間輛i^i且。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述抽取時(shí)序信息的裝置包括用于 抽^^動(dòng)進(jìn)程中倡發(fā)生變化的時(shí)間變化信號(hào)的裝置。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l的設(shè)備，還包括 用于處理所述時(shí)序信息的裝置；和用于響應(yīng)于所i^t理裝置以提供與所述運(yùn)動(dòng)的時(shí)間對(duì)應(yīng)的裝置。
14. 才艮據(jù)權(quán)利要求13的設(shè)備，其中所述提供時(shí)間對(duì)應(yīng)的裝置包括用于 提供表示運(yùn)動(dòng)開始時(shí)間或在運(yùn)動(dòng)期間另 一事件時(shí)間的時(shí)間值的裝置。
15. 才艮據(jù);K利要求13的設(shè)備，其中所述時(shí)序信息包括^:動(dòng)階段m^ 生變化的時(shí)間變化信號(hào)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的設(shè)備，其中所述提供時(shí)間對(duì)應(yīng)的裝置包括用于 抽取該時(shí)間變化信號(hào)的峰值、相位或速率的裝置。
17. 根據(jù)權(quán)利要求l的設(shè)備，其中所述用于同步的裝置包括回顧地使MR 成mt據(jù)與運(yùn)動(dòng)同步。
18. 根據(jù)權(quán)利要求l的設(shè)備，其中所述MR成像數(shù)據(jù)包括分段的電影成 微據(jù)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，還包括被定位到患者的正在移動(dòng)的部分 的RF線圏。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中所述患者的正在移動(dòng)的部分是心臟， 并且該RF線圏^^位在心臟。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中所述RF線圈是RF接j)t^圈，且一個(gè)單獨(dú)的RF發(fā)射線圈包括用于遞送RF激勵(lì)的裝置。
22. 根據(jù)權(quán)利要求l的設(shè)備，其中所述患者的運(yùn)動(dòng)是周期性的。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22的設(shè)備，其中所述運(yùn)動(dòng)包括心臟的周斯^il動(dòng)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22的設(shè)備，其中所述運(yùn)動(dòng)包括在呼吸期間肺的周期 '腿動(dòng)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求22的設(shè)備，其中所述運(yùn)動(dòng)包括 在呼吸期間的肺的周期'f鏈動(dòng)；和 心臟的周斯f鏈動(dòng)；并且所述用于抽取的裝置包括用于為多個(gè)運(yùn)動(dòng)選擇'fihW成^4t據(jù)進(jìn)行 濾波的裝置。
26. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述用于同步的裝置包括響應(yīng)于所 述時(shí)序信息而單獨(dú)地同步所述患者的多個(gè)運(yùn)動(dòng)的裝置。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26的設(shè)備，其中所述用于同步的裝置包括 用于在呼吸期間同步肺的周期性運(yùn)動(dòng)的裝置；和用于同步心臟的周期'&逸動(dòng)的裝置，其中所述用于同步心臟的周期 性逸動(dòng)的裝置響應(yīng)于ECG信號(hào)。
28. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述抽取時(shí)序信息的裝置包括用于 抽取包含MR成^lt據(jù)和非成像數(shù)據(jù)的時(shí)序信息的裝置。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28的設(shè)備，其中所述MR成##:據(jù)包括所述時(shí)序信 息的主源。
30. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述用于抽取時(shí)序信息的裝置包括 用于僅從MR成^l封居中抽取時(shí)序信息的裝置。
31. —種用于使MR成^Jt據(jù)與患者的運(yùn)動(dòng)同步的設(shè)備，包括 用于;^。一個(gè)月永沖序列的裝置；用于在至少第一和第二RF線圈上同時(shí)獲取RF信號(hào)的裝置，其中該 第二 RF線圏包括用于獲取時(shí)序數(shù)據(jù)的裝置；用于響應(yīng)于在所述第一線圈上所獲取的RF信號(hào)以獲取MR成^l史據(jù) 的裝置；用于響應(yīng)于在所述第二線圈上所獲取的RF信號(hào)以獲取時(shí)序數(shù)據(jù)的裝置；用于響應(yīng)于所述時(shí)序數(shù)據(jù)而抽取指示所述運(yùn)動(dòng)的時(shí)序信息； 用于響應(yīng)于所述時(shí)序信息而使所述MR成像與所述運(yùn)動(dòng)同步的裝 置；以及用于響應(yīng)于所述MR成^Jt據(jù)而產(chǎn)生MR圖像的裝置。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31的設(shè)備，還包括用于在脈沖序列期間防止所述第 一和第二 RF線圈發(fā)射RF激勵(lì)的裝置。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31的設(shè)備，其中所述第一 RF線圏包括其中包含用 于獲取MR成像數(shù)據(jù)的裝置的多個(gè)笫一RF線圈的陣列。
34. 根據(jù)權(quán)利要求31的設(shè)備，其中所述第二 RF線圏^C^位到身體的 正在運(yùn)動(dòng)的部分上。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34的設(shè)備，其中所述歐成^lt據(jù)包括心臟成^lt 據(jù)，并且所述第二RF線圈^^位到心臟附近的區(qū)域。
36. 根據(jù)權(quán)利要求31的設(shè)備，其中所述抽取時(shí)序信息的裝置包括用于 從自所述第二 RF線圈所獲取的時(shí)序數(shù)據(jù)抽取時(shí)序信息的裝置。
37. 才艮據(jù)權(quán)利要求31的設(shè)備，其中所述獲取MR成^l史據(jù)的裝置包括 從自所述第一RF線圏所獲取的RF信號(hào)抽取數(shù)據(jù)的裝置。
38. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述用于獲取MR成像數(shù)據(jù)的裝置包括用于從胎兒獲取MR數(shù)據(jù)的裝置；和用于乂討應(yīng)于胎兒心臟的運(yùn)動(dòng)的MR威/f象數(shù)據(jù)的至少^分抽取時(shí) 序信息的裝置。
全文摘要
用于使磁共振成像數(shù)據(jù)同步于身體運(yùn)動(dòng)的設(shè)備。通過(guò)從MR成像數(shù)據(jù)本身抽取時(shí)序信號(hào)，而不是僅僅依賴僅為了時(shí)序所獲取的附加數(shù)據(jù)，使MR圖像同步于患者的運(yùn)動(dòng)，例如同步于心臟的跳動(dòng)、肺的呼吸或肢的運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)G01R33/567GK101173978SQ20071019384
公開日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2004年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月6日
發(fā)明者A·C·拉爾森, G·勞比, O·P·西莫內(nèi)蒂, R·D·懷特 申請(qǐng)人:美國(guó)西門子醫(yī)療解決公司;克里夫蘭診所基金會(huì)