本發(fā)明涉及一種用于確定至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)信息的方法，該運(yùn)動(dòng)信息將被查找運(yùn)動(dòng)描述為至少部分運(yùn)動(dòng)的檢查區(qū)域中的總運(yùn)動(dòng)的部分運(yùn)動(dòng)，其中，輸出具有第一頻帶的至少一個(gè)激勵(lì)信號(hào)并且利用具有多個(gè)接收通道的接收線圈裝置，特別是磁共振裝置的接收線圈裝置來記錄由激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生的接收信號(hào)，其中接收線圈裝置的線圈構(gòu)造為，記錄包括第一頻帶的接收頻帶。此外，本發(fā)明涉及一種磁共振裝置。

背景技術(shù)：

在醫(yī)學(xué)檢查和/或手術(shù)的許多領(lǐng)域中，特別是在檢查區(qū)域中，觀察患者內(nèi)部和/或由患者造成的運(yùn)動(dòng)是重要的或至少有用的。與此相關(guān)地，特別是關(guān)于成像已經(jīng)建議不同的方案，其部分地基于對(duì)于圖像記錄裝置外部的附加裝置，例如呼吸帶、監(jiān)視系統(tǒng)等，但是部分地也采用圖像記錄裝置本身的可能性。由此例如關(guān)于磁共振成像建議，采用所謂的導(dǎo)航裝置，也就是簡(jiǎn)單的、短的磁共振序列，以便例如觀察特定邊緣的運(yùn)動(dòng)，特別是胸膈關(guān)于呼吸的運(yùn)動(dòng)，并且由此得出關(guān)于呼吸運(yùn)動(dòng)的結(jié)論。

恰好在磁共振成像的情況下，運(yùn)動(dòng)信息證明是對(duì)于減小偽影極其有用的。如果為了記錄磁共振數(shù)據(jù)例如使用用于位置編碼的梯度，則所記錄的磁共振信號(hào)是易于受運(yùn)動(dòng)影響的，這在純成像的情況下以及在位置分辨的光譜學(xué)的成像的情況下是成立的。在此，在患者不動(dòng)的情況下不能完全避免運(yùn)動(dòng)本身，因?yàn)楹粑约靶呐K運(yùn)動(dòng)是原則上存在的、基本上周期性的運(yùn)動(dòng)模式，其應(yīng)當(dāng)被考慮。因此例如可以利用關(guān)于這樣的部分運(yùn)動(dòng)的存在的運(yùn)動(dòng)信息，以觸發(fā)利用磁共振裝置的數(shù)據(jù)記錄。

為了特別是在磁共振成像期間確定檢查區(qū)域中的運(yùn)動(dòng)信息，在de102015203385.6中建議一種新型措施，其基于可能的附加的激勵(lì)信號(hào)的使用。

具體地在那里建議，產(chǎn)生關(guān)于至少部分地運(yùn)動(dòng)的檢查區(qū)域的運(yùn)動(dòng)信息，方法是，輸出(也就是發(fā)射)具有第一頻帶的第一激勵(lì)信號(hào)，然后利用接收線圈裝置，特別是利用磁共振裝置的接收線圈裝置來記錄該第一激勵(lì)信號(hào)，其接收頻帶包括第一頻帶。然后應(yīng)當(dāng)根據(jù)記錄的第一激勵(lì)信號(hào)確定檢查區(qū)域的運(yùn)動(dòng)信息。其基于如下思路，即，檢查對(duì)象的運(yùn)動(dòng)造成基于第一激勵(lì)信號(hào)形成的接收信號(hào)中的變化，該運(yùn)動(dòng)引起在第一激勵(lì)信號(hào)的發(fā)送器和接收線圈裝置之間的信號(hào)路徑的傳輸特性的變化。運(yùn)動(dòng)例如可以導(dǎo)致接收線圈裝置的線圈的品質(zhì)變化。其還可以改變接收線圈裝置的取向。在第一激勵(lì)信號(hào)可能橫穿檢查對(duì)象的情況下，依據(jù)運(yùn)動(dòng)還可以引起信號(hào)路徑中的差別(媒介中的信號(hào)傳播的變化)。按照在后公開的申請(qǐng)，將從這些區(qū)別中推斷出呼吸或運(yùn)動(dòng)相位。運(yùn)動(dòng)信息尤其可以被用于測(cè)量信號(hào)的運(yùn)動(dòng)校正。

可以基本上無(wú)需磁共振裝置地實(shí)施在那里描述的措施，因?yàn)榈谝患?lì)信號(hào)不是諧振信號(hào)，但是有利的是在磁共振裝置中實(shí)施該措施，因?yàn)槟抢锟偸谴嬖诮邮站€圈裝置。特別地，第一頻帶和對(duì)于接收磁共振信號(hào)所需的第三頻帶都被接收線圈裝置的接收頻帶所包含并且特別是不重疊。由此，第一頻帶不與磁共振裝置的處于第二頻帶的射頻信號(hào)以及處于第三頻帶的實(shí)際測(cè)量信號(hào)(即磁共振信號(hào))沖突。按照在后公開的文獻(xiàn)，可以根據(jù)基于第一激勵(lì)信號(hào)所接收的接收信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度、特別是至少一個(gè)幅度來確定運(yùn)動(dòng)信息。然而所確認(rèn)的是，在基于第一激勵(lì)信號(hào)形成的接收信號(hào)中包含患者的所有的運(yùn)動(dòng)(以及取決于發(fā)送器的位置地也包含其它運(yùn)動(dòng))，這特別是對(duì)于確定總運(yùn)動(dòng)的特定的部分運(yùn)動(dòng)、例如呼吸運(yùn)動(dòng)或心臟運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)信息確定而言使得分析難以實(shí)施。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，在使用待由接收線圈裝置接收的第一激勵(lì)信號(hào)的情況下，提供一種導(dǎo)出至少一個(gè)與特殊的預(yù)定的運(yùn)動(dòng)，特別是呼吸運(yùn)動(dòng)和/或心臟運(yùn)動(dòng)有關(guān)的運(yùn)動(dòng)信息的可能性。

為了解決上述技術(shù)問題在開頭提到的類型的方法中按照本發(fā)明設(shè)有，為了確定運(yùn)動(dòng)信息，在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，按照組合規(guī)范來組合接收通道的復(fù)數(shù)的接收信號(hào)，該組合規(guī)范是通過在一個(gè)時(shí)間段上分析接收信號(hào)被確定的，該分析識(shí)別至少一個(gè)為被查找運(yùn)動(dòng)提供份額的運(yùn)動(dòng)分量。

因此本發(fā)明基于如下思路，利用多個(gè)接收通道的存在，以便通過巧妙組合不同接收通道的接收信號(hào)來強(qiáng)調(diào)或者從總運(yùn)動(dòng)中提取總運(yùn)動(dòng)的特定的部分運(yùn)動(dòng)，特別是基本上周期性的運(yùn)動(dòng)，優(yōu)選呼吸和/或心跳。在此優(yōu)選地，使用八個(gè)或更多接收通道，特別是十六個(gè)或更多接收通道，如在現(xiàn)代磁共振裝置和其接收線圈裝置中已經(jīng)基本上已知的那樣。所描述的是通過待確定的組合規(guī)范實(shí)現(xiàn)的接收信號(hào)的至少一個(gè)合適的組合，其中，優(yōu)選地通過在包括多個(gè)(特別是多于一百個(gè))的測(cè)量時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間段上分析復(fù)數(shù)的接收通道來確定組合規(guī)范。特別優(yōu)選地，對(duì)于該時(shí)間段，通過分析來分離總運(yùn)動(dòng)的不同運(yùn)動(dòng)分量，并且選擇為被查找的預(yù)定的運(yùn)動(dòng)(該運(yùn)動(dòng)將通過運(yùn)動(dòng)信息來描述)提供份額的運(yùn)動(dòng)分量。在此，如已經(jīng)提到的那樣，運(yùn)動(dòng)信息優(yōu)選地描述了至少基本上有周期的運(yùn)動(dòng)，特別是患者的呼吸和/或心跳。在此還要指出的是，復(fù)數(shù)的接收信號(hào)被理解為包含在至少一個(gè)測(cè)量時(shí)間點(diǎn)上的幅度和相位的測(cè)量信息。因?yàn)橐阎辔灰脖贿\(yùn)動(dòng)調(diào)制并且是重要的。

因?yàn)榛颊叩目傔\(yùn)動(dòng)以可能的不可預(yù)見的方式影響接收信號(hào)，特別是接收線圈裝置的線圈的負(fù)荷，所以設(shè)置按照本發(fā)明的用于確定組合規(guī)范的分析。不期望的患者運(yùn)動(dòng)，例如旋轉(zhuǎn)頭部和/或腳部等，例如可以通過為各個(gè)接收通道增加偏移來影響接收信號(hào)?，F(xiàn)在本發(fā)明的目標(biāo)是，確定優(yōu)化的接收通道組合，其相應(yīng)地加權(quán)各個(gè)接收通道的份額，以便例如抑制不期望的患者運(yùn)動(dòng)的份額，而將對(duì)所查找周期運(yùn)動(dòng)、例如呼吸運(yùn)動(dòng)的靈敏度最大化。要指出的是，應(yīng)當(dāng)通過運(yùn)動(dòng)信息描述的、所查找的預(yù)定的運(yùn)動(dòng)完全可以是多維的，因此在運(yùn)動(dòng)信息中可以包含不同的運(yùn)動(dòng)分量。

在本發(fā)明的具體的優(yōu)選的構(gòu)造中可以設(shè)置，通過復(fù)數(shù)的接收信號(hào)的線性組合來確定運(yùn)動(dòng)信息。線性組合尤其提供了可以特別簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)的且通過多個(gè)可能的過程可獲得的組合規(guī)范。相應(yīng)地在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以考慮不同類型的分析，以便獲得組合規(guī)范。

由此本發(fā)明的優(yōu)選的擴(kuò)展在于，將至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)信息中的至少一個(gè)確定為主成分分析的至少一個(gè)主成分和/或獨(dú)立成分分析的至少一個(gè)獨(dú)立成分。為了確定接收通道的理想組合，因此可以一方面設(shè)置，一個(gè)在時(shí)間段中將復(fù)數(shù)的主成分分析(principlecomponentanalysis–pca)應(yīng)用到接收信號(hào)。主成分分析將數(shù)據(jù)作為多變量的高斯分布對(duì)待并且根據(jù)其對(duì)于數(shù)據(jù)的總方差的貢獻(xiàn)按照降序來計(jì)算主成分。通過這種方式可以分離不同的運(yùn)動(dòng)分量，只要它們是不相關(guān)的。獲得線性的接收通道組合作為主成分分析的主矢量。在現(xiàn)有技術(shù)中還已經(jīng)公知獨(dú)立成分分析(independentcomponentanalysis–ica)。在將來自不同的獨(dú)立來源的混合信號(hào)的不同分量分離期間，獨(dú)立成分分析擴(kuò)增強(qiáng)了獨(dú)立信號(hào)分量的非高斯性質(zhì)。

可以借助選擇標(biāo)準(zhǔn)和/或手動(dòng)地選擇至少一個(gè)待作為運(yùn)動(dòng)信息應(yīng)用的主成分或獨(dú)立成分。而因此一方面可以考慮，例如所有主成分或獨(dú)立成分或所有特征值高于閾值的主成分或獨(dú)立成分在顯示裝置上顯示之后，操作者可以手動(dòng)地實(shí)現(xiàn)正確的主成分或獨(dú)立成分，而根據(jù)對(duì)被查找運(yùn)動(dòng)了解多少，還可以考慮利用這些已知的特性來識(shí)別至少一個(gè)待使用的主成分或獨(dú)立成分。特別地在此可以設(shè)有，在描述了至少基本上周期性的運(yùn)動(dòng)(特別是患者的心跳和/或呼吸)的運(yùn)動(dòng)信息中，選擇標(biāo)準(zhǔn)包括分析周期運(yùn)動(dòng)的頻率范圍的帶通濾波器和/或?qū)︻l率范圍內(nèi)的信號(hào)能量與頻率范圍外的信號(hào)能量之比的確定。恰好當(dāng)在總運(yùn)動(dòng)中找到至少基本上周期性的運(yùn)動(dòng)以便為此獲得運(yùn)動(dòng)信息時(shí)，通常公知的是，運(yùn)動(dòng)的周期性處于哪個(gè)頻率范圍，例如呼吸運(yùn)動(dòng)的情況下在0.1hz和1hz之間。因此可以采用帶通濾波器，其中此外優(yōu)選地還可以考慮，將在周期運(yùn)動(dòng)的頻率范圍內(nèi)的信號(hào)能量與在另外的頻率范圍內(nèi)的信號(hào)能量相比較。如果存在另外的描述運(yùn)動(dòng)的預(yù)定信號(hào)，則此外優(yōu)選地還可以考慮主成分或獨(dú)立成分與該預(yù)定信號(hào)的相關(guān)性作為選擇標(biāo)準(zhǔn)的另外部分，該預(yù)定信號(hào)對(duì)于所述時(shí)間段當(dāng)然也是存在的。這樣的預(yù)定信號(hào)例如可以來自于利用一個(gè)或該磁共振裝置進(jìn)行的導(dǎo)航測(cè)量。

但是在本發(fā)明的優(yōu)選的擴(kuò)展中一般也可以設(shè)置，在存在另外的描述運(yùn)動(dòng)的預(yù)定信號(hào)的情況下，在使組合(特別是線性組合)與預(yù)定信號(hào)的相關(guān)性最大的優(yōu)化方法中確定組合規(guī)范。也就是在該實(shí)施方式中，當(dāng)存在已經(jīng)可以測(cè)量被查找運(yùn)動(dòng)的附加的信號(hào)源時(shí)，可以應(yīng)用特別是線性的優(yōu)化方案。由此可以確定接收通道組合，特別是作為線性組合，其使與附加的預(yù)定信號(hào)的相關(guān)性最大化。在此尤其可以設(shè)有，從借助磁共振成像在該時(shí)間段期間確定的導(dǎo)航記錄中確定預(yù)定信號(hào)。恰好在磁共振成像的范圍內(nèi)，當(dāng)恰好不存在磁共振成像時(shí)，通?？偸鞘褂脤?dǎo)航，例如胸隔的針對(duì)呼吸運(yùn)動(dòng)的磁共振圖像。在此無(wú)害的是，導(dǎo)航成像在實(shí)際的磁共振測(cè)量中在大多數(shù)情況下不再是可能的，因?yàn)榻M合規(guī)范已經(jīng)確定并且因此可以被用于，從當(dāng)前的接收信號(hào)中獲得關(guān)于被查找運(yùn)動(dòng)的當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)信息。

在此再次強(qiáng)調(diào)，如果組合規(guī)范是根據(jù)特定的時(shí)間段確定的，則其隨后在每個(gè)另外的當(dāng)前的時(shí)間點(diǎn)允許通過其應(yīng)用來確定當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)信息，而不一定要考慮多個(gè)相繼的時(shí)間點(diǎn)。然而本發(fā)明的合適的擴(kuò)展在于，通過對(duì)于至少一個(gè)另外的至少部分更當(dāng)前的時(shí)間段的分析進(jìn)行組合規(guī)范的更新。因此，當(dāng)存在更多數(shù)據(jù)時(shí)，當(dāng)然也可以進(jìn)行組合規(guī)范的更精細(xì)的、更新的計(jì)算，方法是要么補(bǔ)充或帶入事先觀察的時(shí)間段要么對(duì)于分析選擇完全新的時(shí)間段，其優(yōu)選包含更當(dāng)前的接收信號(hào)。通過這種方式不僅能夠改善組合規(guī)范的質(zhì)量，而且其也被保持為最新。

合適地，為了準(zhǔn)備分析以用于確定組合規(guī)范，對(duì)復(fù)數(shù)的接收信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，其中優(yōu)選地可以進(jìn)行下采樣，特別是關(guān)于至少基本上周期性的運(yùn)動(dòng)的頻率范圍，和/或?qū)?fù)數(shù)的接收信號(hào)的相位根據(jù)參考接收通道的參考相位歸一化。通過下采樣可以實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)中的噪聲分量的平滑或減小。為此，連續(xù)的復(fù)數(shù)采樣的數(shù)量例如可以被平均，以便獲得合適的采樣率來通過分析找出被查找運(yùn)動(dòng)，在呼吸例如為10hz的情況下。也就是，將采樣率匹配于被查找運(yùn)動(dòng)的時(shí)間尺度。在此已經(jīng)指出，利用接收線圈裝置大多以明顯更快速的時(shí)間尺度進(jìn)行接收信號(hào)的測(cè)量，方法是，例如通過采樣時(shí)間間隔中的多個(gè)觀察的、例如相距2μs至10μs的采樣時(shí)間點(diǎn)來采樣并且根據(jù)從采樣時(shí)間間隔上的采樣結(jié)果中確定對(duì)于與采樣時(shí)間間隔對(duì)應(yīng)的測(cè)量時(shí)間點(diǎn)的接收信號(hào)，對(duì)此下面還要詳細(xì)解釋。例如總體上每1ms至10ms提供復(fù)數(shù)的接收信號(hào)，其中伸至以實(shí)際上適用于識(shí)別被查找運(yùn)動(dòng)的采樣率進(jìn)行另外的下采樣也可以是有意義的。

此外可以設(shè)有，將所有相位關(guān)于所選擇的參考接收通道的參考相位歸一化，從而之后僅觀察相對(duì)于該參考通道的相位偏移。在此的原因是，用于激勵(lì)信號(hào)的信號(hào)產(chǎn)生和在讀出電子器件側(cè)的振蕩器通常未耦合，因此會(huì)導(dǎo)致在每個(gè)讀出間隔中的可能的相位漂移。而雖然原則上可以考慮振蕩器的耦合，在此建議的限于相對(duì)相位允許簡(jiǎn)化地實(shí)現(xiàn)處理和硬件。再次要指出的是，除了幅度之外附加地，相位也受到運(yùn)動(dòng)調(diào)制，因此在進(jìn)行的分析中起重要作用。

相位歸一化例如可以通過與參考通道中的相位的復(fù)數(shù)共軛相乘來實(shí)現(xiàn)。然后進(jìn)一步處理在采樣率方面減小的、歸一化的復(fù)數(shù)的接收信號(hào)，如所描述的那樣，以用于分離運(yùn)動(dòng)分量。

優(yōu)選地，除了至少一個(gè)與至少一個(gè)基本上周期性的運(yùn)動(dòng)(特別是患者的心跳或呼吸)有關(guān)的運(yùn)動(dòng)信息之外還可以確定至少一個(gè)另外的于患者的其它運(yùn)動(dòng)有關(guān)的運(yùn)動(dòng)信息。如說明的那樣，本發(fā)明主要涉及關(guān)于患者的呼吸和/或心跳的運(yùn)動(dòng)信息的提取，但是其中也對(duì)其它的運(yùn)動(dòng)分量感興趣，特別是，當(dāng)這些運(yùn)動(dòng)分量可以對(duì)進(jìn)行的檢查，特別是成像產(chǎn)生影響時(shí)。如果例如在檢查，特別是成像期間出現(xiàn)患者的不期望的運(yùn)動(dòng)，例如重量轉(zhuǎn)移、頭部、四肢等的運(yùn)動(dòng)，則會(huì)歪曲檢查結(jié)果，從而例如可以使用涉及患者的除了呼吸和心跳之外的其它運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)信息，來自動(dòng)地或者至少部分手動(dòng)地觸發(fā)或影響判斷，諸如重校準(zhǔn)、重復(fù)圖像記錄或重新定位患者。手動(dòng)可以通過向操作者顯示該其它運(yùn)動(dòng)信息和/或由此導(dǎo)出的信息來實(shí)現(xiàn)。

但是在此要指出的是，一般來說，實(shí)施方式允許依據(jù)運(yùn)動(dòng)信息來控制檢查運(yùn)行，特別是成像運(yùn)行。由此例如可以使用與至少一個(gè)基本上周期性的運(yùn)動(dòng)有關(guān)的運(yùn)動(dòng)信息來觸發(fā)各個(gè)成像過程，對(duì)所記錄的圖像數(shù)據(jù)的運(yùn)動(dòng)校正等，如其對(duì)于迄今的、以其它方式確定的運(yùn)動(dòng)信息已知的那樣。因此在該情況下自動(dòng)分析至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)信息。

但是還優(yōu)選地，特別是附加地設(shè)有，在顯示裝置上的顯示器中顯示至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)信息。在此特別地，運(yùn)動(dòng)信息的顯示可以基于復(fù)數(shù)接收信號(hào)的組合的幅度和/或大小。由于可以幾乎實(shí)時(shí)地應(yīng)用組合規(guī)范，運(yùn)動(dòng)信息的快速可視反饋是可能的，其中例如可以在在線顯示器上顯示不同的主成分或獨(dú)立成分和/或一般地顯示不同的運(yùn)動(dòng)信息，其中顯示可以基于復(fù)數(shù)接收信號(hào)的組合的幅度或大小。可以使用該在線顯示來監(jiān)視患者運(yùn)動(dòng)以及也手動(dòng)地做出工作流程判斷，特別是當(dāng)除了涉及至少基本上周期性的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)信息之外還確定并顯示涉及患者的其它運(yùn)動(dòng)的其它運(yùn)動(dòng)信息時(shí)。這樣的顯示的更新在此可以符合并行使用的圖像記錄裝置的圖像記錄間距或適配于其。

為了產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)信息的合適的顯示，設(shè)置另外的優(yōu)選的實(shí)施方式，使得根據(jù)與至少基本上周期性的運(yùn)動(dòng)(特別是患者的心跳或呼吸)有關(guān)的運(yùn)動(dòng)信息，在利用一個(gè)或該并行使用的圖像記錄裝置記錄圖像期間確定描述了周期性運(yùn)動(dòng)循環(huán)的時(shí)間點(diǎn)或片段的循環(huán)信息，和/或?qū)⑦\(yùn)動(dòng)信息在記錄圖像期間和/或?qū)⒀h(huán)信息與圖像一起和/或與圖像對(duì)應(yīng)地存儲(chǔ)。因此可以考慮，對(duì)于圖像的記錄時(shí)間段或記錄圖像的時(shí)間間距來平均運(yùn)動(dòng)信息，因此匹配圖像記錄率或獲得與圖像記錄有關(guān)的平均的運(yùn)動(dòng)信息，其然后例如在圖像內(nèi)和/或與圖像對(duì)應(yīng)地被存儲(chǔ)為覆蓋部和/或圖像內(nèi)容，這在圖像以dicom格式存儲(chǔ)時(shí)是特別具有優(yōu)勢(shì)的。在例如在監(jiān)視任務(wù)期間重復(fù)地記錄圖像時(shí)，能夠在顯示裝置上的實(shí)時(shí)窗中顯示得到的圖像流。由此不僅能夠容易地看出圖像信息，而且還能夠看出關(guān)于至少基本上周期性的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)信息。

在特別優(yōu)選的擴(kuò)展中，接收信號(hào)與至少一個(gè)另外的有用信號(hào)、特別是磁共振信號(hào)疊加地被記錄為總信號(hào)，并且從總信號(hào)中被提取。如已經(jīng)提到的以及開頭提到的那樣，為了獲得接收信號(hào)，在磁共振裝置中應(yīng)用基本方法具有優(yōu)勢(shì)，其中可以使用本來就存在的接收線圈裝置來獲得接收信號(hào)。磁共振裝置的通常的接收線圈裝總是具有多個(gè)接收通道并且因此基本上適用于執(zhí)行按照本發(fā)明的方法。其接收頻帶由此包括有用信號(hào)/磁共振信號(hào)的第一頻帶以及另外的頻帶，其優(yōu)選不重疊。后發(fā)表的de102015203385.6的描述了關(guān)于在磁共振裝置中的集成及其運(yùn)行的實(shí)施方案也可以被轉(zhuǎn)用到本發(fā)明，從而該文獻(xiàn)的相應(yīng)的實(shí)施方案通過引用結(jié)合到本申請(qǐng)的公開內(nèi)容中。

因?yàn)榛颊?或一般地，檢查區(qū)域)的運(yùn)動(dòng)調(diào)制處于其基本頻率下的激勵(lì)信號(hào)，所以激勵(lì)信號(hào)的該基本頻率在記錄接收信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)必須盡可能精確已知，以便能夠從總信號(hào)提取正確的信息作為接收信號(hào)。在此可以出現(xiàn)，發(fā)送裝置側(cè)的有關(guān)于激勵(lì)信號(hào)的信息并非總是充分的。

在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以設(shè)有，首先在校準(zhǔn)步驟中確定接收信號(hào)的基本頻率，其在提取步驟中被用于提取復(fù)數(shù)的接收信號(hào)。在此為了盡可能精確地確定基本頻率優(yōu)選地可以設(shè)有，從對(duì)總信號(hào)本身的分析中確定該基本頻率。在此，與有用信號(hào)相比，利用關(guān)于激勵(lì)信號(hào)(和由此接收信號(hào))的背景知識(shí)。對(duì)于磁共振成像容許假定，當(dāng)與對(duì)于時(shí)間和不同的通道通常不具有恒定的大小的磁共振信號(hào)相比較時(shí)，(如基于激勵(lì)信號(hào)形成的)接收信號(hào)的大小(幅值)僅微弱地改變?？梢院苋菀椎赝ㄟ^運(yùn)動(dòng)來調(diào)制激勵(lì)信號(hào)，例如在百分之幾的范圍內(nèi)，而磁共振信號(hào)最晚通過空間編碼來強(qiáng)烈調(diào)制。

因此本發(fā)明的合適的擴(kuò)展在于，在校準(zhǔn)步驟中、特別是在利用窗濾波器預(yù)濾波之后，對(duì)于預(yù)定的頻率間隔，將總信號(hào)的關(guān)于所有接收通道平均的信號(hào)幅度除以信號(hào)幅度關(guān)于采樣時(shí)間間隔中的觀察的采樣時(shí)間點(diǎn)和接收通道的相應(yīng)的偏差(特別是方差，varianz)，并且根據(jù)超過閾值的除運(yùn)算結(jié)果來確定基本頻率。在此首先指出，取決于在采樣時(shí)間間隔中的讀出類型，不同的預(yù)濾波對(duì)于避免錯(cuò)誤地形成干擾頻率/超調(diào)量而言會(huì)是有意義的。由此例如已知的是，不是關(guān)于總的采樣時(shí)間間隔、也就是不是對(duì)于所有采樣時(shí)間點(diǎn)實(shí)際地進(jìn)行讀出，而是將一部分未讀出的測(cè)量值，例如從特定的子時(shí)間點(diǎn)開始，置為零(不對(duì)稱的采樣)。在該情況下，附加地作為窗濾波器，海寧窗濾波器(hanning-fensterfilter)已經(jīng)證明對(duì)于抑制通過有限采樣形成的所謂的“頻率泄露(frequencyleakage)”效應(yīng)是有用的。假定接收信號(hào)的大小對(duì)于采樣時(shí)間間隔相對(duì)恒定，因此建議，特別是在傅里葉變換并消除不同的信號(hào)相位之后(例如通過求幅值)，對(duì)于各個(gè)頻率間隔關(guān)于所有接收通道來平均信號(hào)分量的大小并且產(chǎn)生一種幅值圖像，其中除以頻率間隔的絕對(duì)值對(duì)于時(shí)間和對(duì)于所有接收通道的方差。通過這種方式有效地抑制所有不恒定的信號(hào)分量，從而僅保留源于激勵(lì)信號(hào)的信號(hào)分量。

在此具體地，在特別是借助第一矩(daserstemoment)內(nèi)插剩余的除運(yùn)算結(jié)果的范圍內(nèi)確定基本頻率，這意味著，在使用閾值和由此略去其它信號(hào)分量之后，通過相應(yīng)加權(quán)地觀察剩余的信號(hào)分量，對(duì)于頻率最大值確定特別是相對(duì)于劃分為頻率間隔而言為分?jǐn)?shù)的值，該分?jǐn)?shù)值因此獨(dú)立于頻率間隔的數(shù)字掃描地說明了基本頻率的位置。由于通常地(這是一般適用的)相對(duì)于磁共振裝置的當(dāng)前的中心頻率來觀察頻率，所以可能地應(yīng)當(dāng)進(jìn)行至對(duì)于基本頻率的絕對(duì)值的相應(yīng)的反向計(jì)算，但是這了解記錄條件的條件下可以是沒有問題的。

如果已知基本頻率，則可以將已知的可能性用于：針對(duì)采樣時(shí)間間隔或者與該采樣時(shí)間間隔對(duì)應(yīng)的測(cè)量時(shí)間點(diǎn)的復(fù)數(shù)的接收信號(hào)，提取和評(píng)估接收信號(hào)。由此可以設(shè)置，為了從總信號(hào)中提取與采樣時(shí)間間隔對(duì)應(yīng)的測(cè)量時(shí)間點(diǎn)的復(fù)數(shù)接收信號(hào)而產(chǎn)生具有基本頻率的參考信號(hào)，并且對(duì)于每個(gè)接收通道確定復(fù)數(shù)的幅度，也就是，將總信號(hào)與參考信號(hào)復(fù)數(shù)共軛相乘并且關(guān)于所有采樣時(shí)間點(diǎn)將其平均。因此，產(chǎn)生具有基本頻率的復(fù)數(shù)的、調(diào)諧的參考信號(hào)，該參考信號(hào)具有基本頻率的單位量以及讀出時(shí)的采樣率的單位量，從而首先對(duì)于每個(gè)采樣時(shí)間通過將總信號(hào)與參考信號(hào)復(fù)數(shù)共軛相乘來獲得接收信號(hào)的幅度和相位，并且然后關(guān)于采樣時(shí)間間隔將其平均。

要指出的是，在此當(dāng)然，恰好在磁共振成像的情況下，關(guān)于基本頻率要注意當(dāng)前的讀出條件，特別是中心頻率和層偏移、讀出帶寬、基本分辨率或讀出不對(duì)稱性。

由于能夠通過這種方式確定接收信號(hào)，當(dāng)然也可以以簡(jiǎn)單的方式提取磁共振信號(hào)(或一般地，有用信號(hào))，方法是為了提取待分開地進(jìn)一步處理的有用信號(hào)，從總信號(hào)減去復(fù)數(shù)的接收信號(hào)與參考信號(hào)的乘積。從由此獲得的作為有用信號(hào)的磁共振信號(hào)中由此可以無(wú)問題地重建高質(zhì)量的磁共振圖像。

除了方法之外本發(fā)明還涉及一種磁共振裝置，具有接收線圈裝置和為了執(zhí)行按照本發(fā)明的方法而構(gòu)造的控制裝置。關(guān)于按照本發(fā)明的方法的所有實(shí)施可以類似地轉(zhuǎn)用到按照本發(fā)明的磁共振裝置，因此利用其同樣可以獲得已經(jīng)提到的優(yōu)點(diǎn)。因此特別地，控制裝置可以包括用于確定組合規(guī)范的分析單元和用于應(yīng)用組合規(guī)范來獲得至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)信息的組合單元。

此外，本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)其在計(jì)算裝置上，特別是按照本發(fā)明的磁共振裝置的控制裝置上運(yùn)行時(shí)，執(zhí)行按照本發(fā)明的方法的步驟。最后，本發(fā)明涉及一種電子可讀的數(shù)據(jù)載體，具有按照本發(fā)明的在其上存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序，其尤其可以是非暫態(tài)的數(shù)據(jù)載體，例如cd-rom。按照本發(fā)明的方法和用于磁共振裝置的所有實(shí)施當(dāng)然也適用于計(jì)算機(jī)程序和電子可讀的數(shù)據(jù)載體。

附圖說明

本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)借助于附圖由下面對(duì)實(shí)施例的描述給出。在此附圖中：

圖1示出了按照本發(fā)明的磁共振裝置的原理圖，

圖2示出了按照本發(fā)明的方法的實(shí)施例的流程圖，

圖3示出了用于解釋基本頻率的確定的曲線，

圖4示出了主成分分析的主成分，和

圖5示出了用于顯示運(yùn)動(dòng)信息的可能性。

具體實(shí)施方式

圖1示出了按照本發(fā)明的磁共振裝置1的示圖。該磁共振裝置包括在此構(gòu)造為全身線圈的射頻線圈2和以線圈陣列形式的接收線圈裝置3，其中在此示出四個(gè)線圈4、5、6和7，但是還可以存在其它線圈。接收線圈裝置提供多個(gè)接收通道，示例性地存在32個(gè)接收通道。全身線圈，諸如射頻線圈2被用于激勵(lì)檢查區(qū)域中的自旋，方法是，在諧振頻率下(在該情況下從質(zhì)子)輸出射頻信號(hào)9。在此以0.5mhz至1.0mhz的帶寬輸出射頻信號(hào)9。在此，中心頻率取決于待激勵(lì)的核的諧振頻率和磁共振裝置1的磁場(chǎng)強(qiáng)度。在質(zhì)子和1.5特斯拉的磁場(chǎng)強(qiáng)度的情況下諧振頻率和由此射頻信號(hào)9的中心頻率通常處于63.9mhz。設(shè)置接收線圈裝置3來讀出磁共振信號(hào)。在此，線圈陣列的線圈4、5、6和7同時(shí)測(cè)量磁共振信號(hào)。

射頻線圈2也被用于輸出，也就是用于發(fā)射激勵(lì)信號(hào)，因此其可以被改變，以使得射頻信號(hào)9的頻帶和激勵(lì)信號(hào)10的頻帶彼此間隔。在替換的、在此僅虛線示出的構(gòu)造中，由于外部發(fā)送單元11不涉及從磁共振裝置1的線圈的發(fā)送鏈至接收鏈的切換，所以也可以由外部發(fā)送單元11輸出激勵(lì)信號(hào)10，特別是作為連續(xù)波信號(hào)。

獨(dú)立于用于輸出激勵(lì)信號(hào)10的單元的構(gòu)造，由磁共振裝置1的接收線圈裝置3采集通過激勵(lì)信號(hào)10形成的接收信號(hào)。從已經(jīng)提到的de102015203385.6中得出用于使用接收線圈裝置3的接收帶寬的可能構(gòu)造。

在磁共振裝置的測(cè)量運(yùn)行期間通過接收線圈裝置3記錄總信號(hào)，該總信號(hào)除了接收信號(hào)之外還包含用于各個(gè)接收通道的磁共振信號(hào)。下面關(guān)于圖2示出的按照本發(fā)明的方法的實(shí)施例涉及這樣的總信號(hào)的處理和分析，該方法可以通過同樣在圖1中表示的磁共振裝置1的控制裝置8來實(shí)施。

在步驟s1中作為校準(zhǔn)步驟，首先根據(jù)接收通道的總信號(hào)確定激勵(lì)信號(hào)10的基本頻率和由此確定被查找接收信號(hào)在總信號(hào)中所處的頻率。為此首先將特別是考慮不對(duì)稱采樣和/或其它采樣特征的窗濾波器應(yīng)用到在采樣時(shí)間間隔內(nèi)的接收通道的總信號(hào)，在該采樣時(shí)間間隔內(nèi)在采樣時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行總信號(hào)的極其頻繁地采樣。要指出的是，這樣的采樣時(shí)間間隔定義了測(cè)量時(shí)間點(diǎn)，因?yàn)榻邮招盘?hào)(如下面還要詳細(xì)解釋那樣)是分別以對(duì)這樣的采樣時(shí)間間隔求平均的方式得出的，其中，運(yùn)動(dòng)最終是通過其在更慢的時(shí)間尺度上發(fā)生的調(diào)制來描述的。

為了確定基本頻率，首先執(zhí)行傅里葉變換，其中分解地根據(jù)頻率間隔(“頻率像素”)得出總信號(hào)的大小(幅值)。對(duì)于磁共振信號(hào)可以假定，該磁共振信號(hào)的特征是頻繁的幅值波動(dòng)，而關(guān)于激勵(lì)信號(hào)引起的接收信號(hào)可以假定，幅值對(duì)于采樣時(shí)間間隔僅微弱地變化。因此，對(duì)于每個(gè)頻率間隔求關(guān)于所有接收通道平均的幅值與對(duì)于這些幅值關(guān)于時(shí)間和所有接收通道的方差之比。從圖3可以得出這樣的措施的結(jié)果，在那里首先描繪地示出了不同接收通道的幅度曲線12與頻率的關(guān)系。此外，更粗印刷地示出了除預(yù)算結(jié)果的曲線13。明顯可以看出，通過除法基于高的方差來抑制磁共振信號(hào)的處于磁共振信號(hào)的第二頻帶14中的分量，而基本頻率處的、對(duì)于所有接收通道和采樣時(shí)間點(diǎn)基本上不變的峰值15被突出。

相應(yīng)地，在步驟s1中現(xiàn)在通過閾值運(yùn)算來去除被抑制的磁共振信號(hào)分量并且可以通過剩余的除運(yùn)算結(jié)果的第一矩相當(dāng)精確地確定基本頻率。通過關(guān)于當(dāng)前的記錄條件(中心頻率、層偏移...)的知識(shí)，當(dāng)迄今為止相對(duì)地實(shí)施觀察時(shí)，可以對(duì)于基本頻率確定絕對(duì)值。

在此足夠的是，一次性地在檢查期間和/或周期地按較大的時(shí)間間距確定針對(duì)基本頻率的值，因?yàn)槠渫ǔ；旧媳３植蛔儯坏歉鶕?jù)分析和計(jì)算過程的具體構(gòu)造要注意的是，如果需要的話，則充分地考慮各個(gè)當(dāng)前的記錄條件。

在步驟s2中使用特定的基本頻率，以便提取磁共振信號(hào)。為此產(chǎn)生具有基本頻率和在讀出時(shí)的采樣率下的單位量的參考信號(hào)，其可以被理解為預(yù)計(jì)的復(fù)數(shù)接收信號(hào)的模型。然后可以通過將接收通道的總信號(hào)與參考信號(hào)復(fù)數(shù)共軛相乘來獲得接收信號(hào)(也就是復(fù)數(shù)的接收信號(hào))在每個(gè)采樣時(shí)間點(diǎn)的幅度和相位，其中關(guān)于所有采樣時(shí)間點(diǎn)來平均，以便在與采樣時(shí)間間隔對(duì)應(yīng)的測(cè)量時(shí)間點(diǎn)處獲得每個(gè)接收通道的復(fù)數(shù)接收信號(hào)。

同時(shí)可以提取磁共振信號(hào)，方法是，同樣對(duì)于每個(gè)具體采樣的測(cè)量值，從總信號(hào)減去現(xiàn)在在采樣時(shí)間點(diǎn)獲得的復(fù)數(shù)接收信號(hào)與參考函數(shù)的乘積。也就是，步驟s2的結(jié)果分離了所有接收通道的接收信號(hào)16和所有接收通道的磁共振信號(hào)17。磁共振信號(hào)17的進(jìn)一步分析不是當(dāng)前圖示的內(nèi)容并且可以如現(xiàn)有技術(shù)那樣基本上已知地進(jìn)行。

在步驟s3中現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)通過分析包括多個(gè)(例如100或更多)測(cè)量時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間段的復(fù)數(shù)的接收信號(hào)16來確定組合規(guī)范，其描述了接收通道的組合，使得由組合得到的運(yùn)動(dòng)信息將被查找運(yùn)動(dòng)描述為患者的總運(yùn)動(dòng)的部分運(yùn)動(dòng)，其中當(dāng)然也可以觀察多個(gè)被查找運(yùn)動(dòng)，例如呼吸和心跳。換言之，(總運(yùn)動(dòng)的)被查找(部分)運(yùn)動(dòng)可以至少基本上是周期性的運(yùn)動(dòng)。下面示例性地通過運(yùn)動(dòng)信息描繪患者的呼吸運(yùn)動(dòng)作為找到的、預(yù)定的運(yùn)動(dòng)。

為了確定組合規(guī)范，在步驟s3的預(yù)處理步驟中首先進(jìn)行復(fù)數(shù)的接收信號(hào)16的下采樣以及接收信號(hào)16的相位歸一化。下采樣用于選擇對(duì)于所查找呼吸運(yùn)動(dòng)合適的采樣率，例如10hz。由此可以平滑接收信號(hào)16中的噪聲分量。為了相位歸一化，考慮所選擇的接收通道(參考通道)的參考相位，以便之后僅觀察相對(duì)于該參考相位的相位偏移。由此可以避免振蕩器的耦合并且實(shí)現(xiàn)計(jì)算以及硬件的更簡(jiǎn)單的構(gòu)造。為了相位歸一化，在參考通道中與測(cè)量時(shí)間點(diǎn)的相位復(fù)數(shù)共軛相乘。

現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)找到不同的接收通道的接收信號(hào)的線性組合，其理想地描述了呼吸，為此存在不同的可能性。優(yōu)選地，應(yīng)用主成分分析(pca)或獨(dú)立成分分析(ica)，以便找到描述了總運(yùn)動(dòng)的不同運(yùn)動(dòng)分量的主成分或獨(dú)立成分。然后可以通過操作者手動(dòng)地選擇具體的、在此描述了呼吸的主成分或獨(dú)立成分，但也可以考慮，使用關(guān)于被查找運(yùn)動(dòng)(在此為呼吸運(yùn)動(dòng))的背景知識(shí)，以便能夠識(shí)別屬于該被查找運(yùn)動(dòng)的主成分或獨(dú)立成分。由于呼吸的周期性處于特定的頻帶，例如可以使用相應(yīng)的帶通濾波器，特別地，以便將在通常進(jìn)行呼吸的頻率范圍內(nèi)的信號(hào)能量與另外的頻率范圍內(nèi)的信號(hào)能量相比較。選擇標(biāo)準(zhǔn)可以分析這樣的觀察的結(jié)果并且確定相應(yīng)的線性組合(其可能地相應(yīng)于特定的主成分或獨(dú)立成分的選擇，但也可以包括主成分或獨(dú)立成分)作為組合規(guī)范。這樣的選擇標(biāo)準(zhǔn)有利地還可以考慮另外的與時(shí)間段有關(guān)的預(yù)定信號(hào)，其描述了被查找運(yùn)動(dòng)，在此是呼吸，方法是，觀察主成分或獨(dú)立成分與該預(yù)定信號(hào)的相關(guān)性，以便能夠找到為被查找運(yùn)動(dòng)提供份額的運(yùn)動(dòng)分量。這樣的預(yù)定信號(hào)可以在磁共振成像的范圍內(nèi)例如從一個(gè)(或多個(gè))例如觀察胸膈和/或腹壁和/或胸骨的導(dǎo)航中導(dǎo)出，但是也可以考慮其它可能性，例如使用呼吸帶等。

這關(guān)于圖4詳細(xì)解釋，其示出了多個(gè)主成分18、19、20和21相對(duì)于時(shí)間的變化，這些主成分的特征值例如超過閾值。呼吸運(yùn)動(dòng)在此通過主成分20給出，可以看到其是基本上周期性的運(yùn)動(dòng)分量。在該上下文中還極其值得注意的是主成分21，其基本上圍繞零運(yùn)動(dòng)，直至其在隨后的時(shí)間點(diǎn)22跳到較高的值。這表明，患者本身在此進(jìn)行位置改變。

因此總體上有意義的是，推導(dǎo)出或觀察運(yùn)動(dòng)信息，其不涉及被查找的、、至少基本上周期性的運(yùn)動(dòng)，在此是呼吸運(yùn)動(dòng)，因?yàn)檫@樣的運(yùn)動(dòng)信息，在此是按照主成分21的組合，可以給出關(guān)于不期望的患者運(yùn)動(dòng)的提示。相同的觀察當(dāng)然也可以應(yīng)用在獨(dú)立成分的情況下。

如果在步驟s3中對(duì)于至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)信息確定了至少一個(gè)組合規(guī)范，則在步驟s4中可以將其應(yīng)用到當(dāng)前的復(fù)數(shù)的接收信號(hào)，以便獲得當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)信息。當(dāng)然，在添加另外的和/或當(dāng)前的測(cè)量的條件下在任何時(shí)間都可以更新組合規(guī)范，以便提高運(yùn)動(dòng)信息的總質(zhì)量。

在步驟s5中然后可以使用所確定的運(yùn)動(dòng)信息，一方面用于通過自動(dòng)分析來控制磁共振裝置1的運(yùn)行，而另一方面也用于可視地分析，為此優(yōu)選地可以在磁共振裝置1的在此未詳細(xì)示出的顯示裝置上顯示運(yùn)動(dòng)信息。

圖5示出了可能的示圖23，其中在下窗24中以實(shí)時(shí)圖示來顯示各個(gè)運(yùn)動(dòng)信息25、26，其中其不是必須作為連續(xù)的圖形顯示，而是也可以色彩編碼地或以其它方式重現(xiàn)。在此，運(yùn)動(dòng)信息25基本上相應(yīng)于主成分20；運(yùn)動(dòng)信息26基本上相應(yīng)于主成分21。作為對(duì)通過運(yùn)動(dòng)信息26描述的患者的不期望的運(yùn)動(dòng)的反應(yīng)，例如可以通過操作者進(jìn)行重定位患者、重復(fù)磁共振成像序列等。

要指出的是，為了顯示運(yùn)動(dòng)信息25、26，繼續(xù)使用目前已經(jīng)關(guān)于呼吸和/或心跳使用的ui元件，特別是顯示窗，如其例如對(duì)于顯示ekg和/或?qū)Ш?呼吸帶的信號(hào)所使用的那樣。

特別是在其中以特定的圖像記錄率記錄圖像的監(jiān)視過程的情況下，運(yùn)動(dòng)信息也可以在圖像中顯示或?qū)⑵浼稍趫D像中。為此合適地，關(guān)于圖像記錄率平均地觀察運(yùn)動(dòng)信息并且作為覆蓋部、灰階信息和/或元信息例如存儲(chǔ)在dicom圖像中。可以實(shí)時(shí)地通過顯示運(yùn)動(dòng)信息而示出相應(yīng)得出的圖像流。

在此還要指出的是，本發(fā)明還可以在包括磁共振設(shè)備的混合成像裝置中使用，例如在磁共振成像與pet成像的組合的情況下和/或在x射線成像與磁共振成像組合的情況下。

雖然本發(fā)明在細(xì)節(jié)上通過優(yōu)選的實(shí)施例詳細(xì)闡述和描述，但是本發(fā)明不受所公開的示例限制，并且可以由專業(yè)人員從中導(dǎo)出其它方案，而不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。