磁共振儀的運行方法技術

本發明專利技術涉及一種磁共振儀的運行方法，其中采用軌道導航儀回波探測被檢查對象的成像區相對于機器成像空間的位置變化，本發明專利技術包括以下特征：－至少生成一個具有數據點的參考數組，－所述數據點在ｋ空間內至少位于一個球面的子表面上，所述子表面覆蓋在球面上，并且－所述子表面至少圍繞所述球面的一個大圓周按照所述位置變化的最大期望角度范圍延伸，并且－為了確定位置變化，將至少一個軌道導航儀回波的一個數組與所述參考數組進行比較。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種，其中采用軌道導航儀回波探測被檢查對象的成像區相對于機器成像空間的位置變化。
技術介紹
磁共振技術是一種用于獲得被檢測對象內部圖象的公知技術。其原理是在一臺磁共振儀內有一個靜態基礎磁場，疊加上快速切換的梯度磁場。此外，為了觸發磁共振信號，向受檢對象體內發射高頻信號，并以接收到的磁共振信號為基礎生成圖象數據和磁共振圖象。這時磁共振信號被一個高頻系統所接收，并進行相位敏感解調，通過掃描和模擬-數字變換轉換成復數值，它們作為數據點被存儲在一個k空間數組內。從存儲了數值的k空間數組中，可通過多維傅立葉變換得到一個所屬的圖象數組，從而重現出磁共振圖象。在醫學中，所稱的功能性成像是指所有那些反復掃描器官和人體組織結構，從而對隨時間變化的過程，例如生理性功能或病理性過程的成像方法。在狹義上，人們將磁共振技術理解成以下探測方法，即它可對病人的某個特定的參與運動性、感覺性或認知性任務的大腦區域進行識別和成像。功能性磁共振成像的基礎是BOLD(血氧水平相關性)效應。該BOLD效應基于血液中有氧和無氧血紅蛋白的不同磁特性。其中在大腦中局部增強的神經活動是與較高的有氧血液流入相關連的，這使在用一個梯度回波序列產生的磁共振圖象中，在對應的位置上造成相應的密度升高。在功能性磁共振成像中，例如每2至4秒鐘采用例如一種回波平面法記錄大腦的三維圖象數組。在記錄了很多不同時刻的圖象數組后，例如可為形成所謂的激活圖象而將圖象數組相減，即為識別活躍的大腦區域而比較信號差。此時，在功能性磁共振成像記錄的整個過程中，大腦位置的極小變化，都會造成不希望的信號差，該信號差會將所查找的大腦活動區覆蓋。在一個功能性磁共振成像的實施例中，用相同的位置編碼生成一個待成像區的時序圖象數組。隨后執行圖象數組的后投影運動修正。這樣可對圖象數組之間的差別進行確定和修正，這些差別是待成像區在時間順序上，相對機器的位置變化的結果。為此對兩個圖象數組之間的總體差值進行極小化處理，對于可用運動參數描述的兩個圖象數組之間的位置變化按照剛體運動的假設，通過一階泰勒展開式進行線性化處理。其中的極小化按迭代方式進行，即運動參數反復通過線性化估值，并對兩個圖象數組之一使用內插法。這種方法在文獻中被稱為高斯-牛頓法。對它的精確描述見R.S.J.Frackowiak等的專著《人類大腦的功能》，學院出版社，1997年，特別參見第三章，43-58頁。在功能性磁共振成像的另一個實施例中，在功能性磁共振成像的過程中使用了所謂的預先運動修正。為此對從圖象數組到圖象數組可能出現的位置變化，即待成像區的旋轉和平移，通過例如軌道導航儀回波進行探測，并在過程中與位置編碼進行相應的匹配。這里所述的軌道導航儀回波是一個磁共振信號，它通過一個圓形k空間路徑表示，并且由一個專門的導航儀序列生成。導航儀回波與成像所使用的磁共振信號同樣被記錄并作為k空間數據點的復數值，它們構成以上所述圓形k空間路徑，并存儲在一個導航儀回波數組內。根據在不同時刻產生的軌道導航儀回波，可確定各時刻之間的位置變化。為此例如在每次生成一個圖象數組之前執行所述導航儀序列，記錄導航儀回波，并且為探測位置的變化，將所屬的導航儀回波數組與一個參考導航儀回波數組進行比較。在圖象空間和k空間之間存在著一種通過多維傅立葉變換實現的公知聯系。待成像區在圖象空間內的平移可根據傅立葉變換的平移定理，以k空間數據點的復數值的變換位相表示。待成像區在成像空間內的轉動，可造成所屬數據點在k空間內的同樣轉動。為了使k空間內的轉動與平移脫離，一般對轉動只注意其復數值的絕對值。因此待成像區相對于某個參考時間點的轉動，可以通過將導航儀回波數組的絕對值與參考導航儀回波數組的值比較得出。對于平移則比較相位值。為探測在三維空間內任意的位置變化，在三個相互正交的平面內分別產生一個軌道導航儀回波。當位置變化不超過±8°的轉動和不超過±8mm的平移的范圍時，確定任何位置變化所得的誤差不得超過約±1.5°和±1.5mm。對特定方向上的位置變化，上述精度可通過軌道導航儀回波的重復加以改善。為此將第一導航儀回波數組與參考導航儀回波數組加以比較之后，根據所探測的位置變化匹配一個位置坐標，并且用所匹配的位置坐標記錄一個第二導航儀回波數組，再將它與所述參考導航儀回波數組進行比較，并再次根據所探測到的位置變化進行位置坐標的匹配。特別是當位置變化具有轉動成分時，對該轉動分量不能實現精度改進。以上所述的軌道導航儀回波例如參見H.A.Ward等著的文章《用于fMRI的預先多軸運動修正》，醫學磁共振43(2000年)，459-469頁。
技術實現思路
本專利技術的目的在于，提供一種對上述方法的改進，它可以以高精度確定位置的變化。本專利技術的目的通過權利要求1所述的技術方案來實現。其他有利的進一步的設計方案參見從屬權利要求所述。在權利要求1所述的中，采用軌道導航儀回波探測被檢查對象的成像區相對于機器成像空間的位置變化，其特征如下-至少生成一個具有數據點的參考數組，-所述數據點在k空間內至少位于一個球面的子表面上，所述子表面覆蓋在球面上，并且-所述子表面至少圍繞所述球面的一個大圓周按照位置變化的最大期望角度范圍延伸，并且-為確定位置變化，將至少一個軌道導航儀回波的一個數組與參考數組進行比較。以上所述方法和已有技術中的方法相比，作為參考數據僅僅使用了數據點，這些數據點位于球面的三個正交的圓形軌道上，通過具有數據點的子表面對面積的覆蓋，可明顯改善確定位置變化的精度。這特別適用于由待成像區的轉動造成的位置變化的情況。在一種有利的方案中，所述子表面等于所述球面。通過該方案幾乎可對任意在大于0度到小于180度的區間內的轉動進行高精度的確定。在另一種有利的方案中，為確定位置變化，將一個由兩個軌道導航儀回波組合成的數組與所述參考數組進行比較，該兩個軌道導航儀回波的圓形k空間路徑位于兩個相互正交的平面上。該方法和已有技術的方法相比，后者需要使用三個正交軌道導航儀回波的組合，而前者采用兩個軌道導航儀回波的組合即可高精度地確定任意的三維位置變化。所以使用以上所述方式的多重順序組合可探測任意的三維位置變化，和已有技術的方法相比，縮短了記錄時間。和已有技術的方法相比，這里延長的參考數組的記錄時間可通過采用特定數量的組合縮短軌道導航儀回波的組合的記錄時間而得到補償。附圖說明下面對照附圖所示實施例對本專利技術的其他優點、特征和細節作進一步的說明，其中圖1表示一種功能性磁共振成像的流程圖，圖2表示一種磁共振儀的原理圖，圖3表示在k空間內，一個具有數據點的球面的參考數組，圖4表示用于參考數組的一個具有數據點的子表面，相當于在k空間內的球扇形的彎曲表面，圖5表示用于參考數組的一個具有數據點的子表面，相當于在k空間內的球片形的彎曲表面，圖6為說明已有技術所述方法的系統誤差，表示出一個具有三個正交剖面和圓形軌道的三維k空間數組，并且圖7表示相對于圖6中的情況圍繞一根軸轉動的三維k空間數組具有另外三個正交剖面和圓形軌道。具體實施例方式以下，參照附圖來詳細說明本專利技術的實施例。圖1表示本專利技術的一個實施例的具有步驟11至16的一個功能性磁共振成像的流程圖。為了說明圖1的流程圖，舉例參照了圖2表示的磁共振儀的原理圖。圖2所示的磁共振儀包括一本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種磁共振儀的運行方法，其中采用軌道導航儀回波探測被檢查對象的成像區相對于機器成像空間的位置變化，該方法包括以下特征： －至少生成一個具有數據點的參考數組， －所述數據點在ｋ空間內至少位于一個球面的子表面上，所述子表面覆蓋在球面上，并且 －所述子表面至少圍繞所述球面的一個大圓周按照所述位置變化的一個最大期望角度范圍延伸，并且 －為了確定位置變化，將至少一個軌道導航儀回波的一個數組與所述參考數組進行比較。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：斯蒂芬塞森，
申請(專利權)人：西門子公司，
類型：發明
國別省市：DE[德國]