在磁共振斷層成像檢查中跟蹤對比劑的方法

專利名稱：在磁共振斷層成像檢查中跟蹤對比劑的方法
技術領域：
本發明涉及一種在磁共振斷層成像檢查中跟蹤對比劑的方法，以及一種相應的磁共振設備。該方法特別是涉及利用在Z方向上連續移動的檢查臺進行檢查時對比劑的跟蹤。
背景技術：
特別是近年來對比增強磁共振血管成像(CE-MRA)作為臨床日常檢查被執行。快 速梯度系統和自動檢查臺運動與所謂總體成像矩陣技術(Total-Imaging-Matrix-Technol ogie, Tim)相結合支持一種高圖像質量的對比劑跟蹤，特別是在腎臟動脈直至足部血管的 區域。該Tim技術使得在大的身體區域或者甚至整個身體上的、按照高質量、細節深度和剖 學覆蓋的三維平行數據采集成為可能。這種新的數據采集和重構方法連同連續的檢查臺運 動(TimCT)擴展了周圍磁共振血管成像的可能性。該方法使得以顯著簡化的工作流程產生 無縫的巨大的觀察空間數據的采集成為可能。為了在避免靜脈信號重疊的同時獲得動脈中的高動脈信號，在時間上控制對比劑 的注入起決定性的作用。通常，按照對比劑團的形式注射對比劑。在對比劑的注射之后動 脈和靜脈的全相位在時間上緊密的相鄰要求，數據采集必須以高的時間精確度進行，以便 避免靜脈干擾。因此，在臨床實踐的許多情況下，在團跟蹤測量本身之前都進行測試團測量，這使 預測動脈和靜脈時間變化過程成為可能。該方法非常可靠，然而要求對比劑附加劑量的注 射，這減小了檢查本身的允許劑量。手工熒光鏡檢查的控制能減小對比劑劑量，然而需要操作者連續的監測和準確的 干預。此外，該技術不允許適當的屏住呼吸指令。作為替代方案的半自動控制方法由于操作者要準確地在待檢查血管上安排監視 窗而受到限制，而且對運動一般地缺乏抵抗力(anfdllig )。因此，特別是在采用連續移動的 檢查臺的CE-MRA檢查時，傳統的控制方法不能滿足要求，因為這種方法不能反映沿著周圍 血管樹的血流速度相當大的變化性。因此，為了使成像參數和檢查臺移動速度適應當前的 狀態，值得企望的是，把對比劑團的進行中的擴散邊緣實時地反饋到成像過程。

發明內容
因此，本發明的任務是，提出一種在磁共振斷層成像檢查時跟蹤對比劑的方法，它 使得迅速地跟蹤對比劑擴散邊緣成為可能。按照本發明，這個任務是通過按照權利要求1的對比劑跟蹤方法、按照權利要求8 的磁共振裝置、按照權利要求10的計算機程序產品和按照權利要求11的電子可讀的數據 載體解決的。從屬權利要求定義了本發明的推薦的和有利的實施例。按照本發明，提供了一種在帶有在Z方向上連續移動的檢查臺的磁共振斷層成像 檢查時跟蹤對比劑的方法。在該方法中，在沒有對比劑的第一次磁共振測量中采集第一磁共振信號。在此，沿著基本上在Z方向上延伸的中間k空間行采集第一磁共振信號。借助 于傅立葉變換，對沿著第一磁共振信號的中間k空間行的K空間數值，在Z方向進行變換， 并在Z方向給出第一信號強度分布曲線(Profil)。對比劑的注入之后，在第二次磁共振測 量中采集第二磁共振信號。同樣沿著中間k空間行采集第二磁共振信號。借助于傅立葉變 換，對沿著第二磁共振信號中間k空間行的k空間數值，只在Z方向上進行變換，并給出在Z 方向上的第二信號強度分布曲線。按照該方法，從第一分布曲線和第二分布曲線中確定差 值分布曲線，例如，在Z方向相應的位置上從第二分布曲線的數值中減去第一分布曲線的 數值。然后，從該差值分布曲線中確定對比劑的擴散邊緣。
第一次磁共振測量亦稱自然(native)測量，而第二次磁共振測量稱為團跟蹤測 量或對比劑跟蹤測量。Z方向上的中間k空間行，涉及k空間的數值，該數值沿著Z方向 (即，檢查臺縱向)并基本上在X和Y方向的中間(即，在磁共振裝置的檢查范圍內垂直于 Z方向的平面的中間)排列。第一次磁共振測量的沿著中間k空間行的變換后的數值，代表 所檢查的對象沿著Z方向的背景信號強度。與此相應地，第二次磁共振測量中間k空間行變 換后的數值，代表背景信號強度加上對比劑造成的信號強度分布曲線。通過確定差值分布 曲線可以消除背景信號，并因此可以明確地區分出有對比劑的區域和無對比劑的區域。對 比劑的擴散邊緣可以簡單地從有對比劑的區域和無對比劑的區域之間的過渡確定。對沿著 中間k空間行的K空間數值的變換可以非常迅速地進行，因為相應的傅立葉變換只在Z方 向進行。在MR圖像的傳統的確定中，為了重構MR圖像的各個像素，對k空間的數值在所有 兩個或者三個空間方向上借助于傅立葉變換進行重構，與此相反，按照本發明第二次測量 的k空間的數值只在Z方向上而不在其他空間方向(X方向和Y方向)上進行變換。因為 中間k空間行代表沿著Z方向的信號強度，所以團跟蹤可以只根據從在Z方向上第二次測 量沿著中間k空間行的k空間數值的變換的信息和與第一次測量的相應變換后的數值的比 較來確定。因為不僅該測量而且該變換以及擴散邊緣的確定都只在一個維度上(在Z方向 上)進行，所以擴散邊緣的跟蹤能夠非常迅速。按照另一個實施方式，在第二次MR測量中還測量中間k空間行以外的其他第二磁 共振信號，并借助于傅立葉變換對由此得出的第二次測量的k空間數值進行變換。因此，可 以從第二次測量重構整個磁共振圖像。在進行第二次測量時，沿著中間k空間行的第二 MR 信號的采集，比中間k空間行以外的其他第二 MR信號的采集進行得更頻繁。由此，可以在 測量其他第二 MR信號時，不斷重新確定對比劑的擴散邊緣，并且例如，根據所確定的對比 劑擴散邊緣對檢查臺進行定位。由此，可以特別準確地求出對比劑的擴散邊緣范圍內重構 的MR圖像的拍攝質量。例如，為此可以根據所確定的對比劑擴散邊緣這樣地移動檢查臺， 使得該擴散邊緣近似地處于可采集的檢查范圍的ζ方向上的中間。按照另一個實施方式，在第一次MR測量中還測量中間k空間行以外的其他第一MR 信號，并借助于傅立葉變換對該第一次測量的K空間數值進行變換。因此，除了第一分布曲 線以外，還可以重構整個第一 MR圖像。通過在第一 MR圖像和來自第二次測量的第二 MR圖 像之間形成差值，可以確定差值圖像，它描述了所檢查的對象的血管中對比劑的空間擴散。此外，按照本發明，還提供一種檢查臺在Z方向上連續移動時跟蹤對比劑的磁共 振設備。該磁共振設備包括控制單元，用于控制斷層成像和接收由斷層成像采集的信號；和分析裝置，用于對信號進行分析以及構建MR圖像。該磁共振設備被這樣地構造，使得它們 在無對比劑的第一次MR測量中采集第一 MR信號。沿著基本上在Z方向上延伸的中間k空 間行記錄第一 MR信號。該磁共振設備借助于傅立葉變換在Z方向上對第一 MR信號沿著中 間k空間行的k空間的數值進行變換。由此，給出在Z方向上的信號強度的分布曲線。在 對比劑的注入之后，該磁共振設備在第二次MR測量中采集第二 MR信號。該第二 MR信號同 樣沿著中間k空間行被記錄。然后，該磁共振設備借助于傅立葉變換僅僅在Z方向上對第 二 MR信號沿著中間k空間行的k空間的數值進行變換。因此，在Z方向上確定帶有對比劑 的第二信號強度分布曲線。該磁共振設備從第一分布曲線和第二分布曲線中確定差值分布 曲線，以便由此確定對比劑的擴散邊緣。在其他的實施方式中，該磁共振設備被這樣構造， 使得其適宜于執行上面描述的方法。 此外，本發明還包括一種計算機程序產品，特別是軟件，它可以被加載到磁共振設 備的可編程的控制器的存儲器中。如果該計算機程序產品在磁共振設備中被執行時，采用 這個計算機程序產品的程序裝置可以完成按照本發明的方法的所有上面描述的實施方式。本發明還提高了一種電子可讀的數據載體，例如，⑶或DVD，其上存儲了電子可 讀的控制信息，特別是軟件。如果從該數據載體中讀出這些控制信息并保存在磁共振設備 的控制單元中，則利用該磁共振設備可以執行上面描述的方法的所有按照本發明的實施方 式。


下面參照附圖根據優選的實施方式闡述本發明。圖1示意地示出了按照本發明一個實施例的磁共振設備。圖2示意地示出了 借助于磁共振斷層成像拍攝的血管造影，磁共振設備的數據 測量范圍，以及磁共振設備的檢查臺的移動方向。圖3示出了在磁共振斷層成像檢查中用于跟蹤對比劑的方法的流程圖。圖4示意地示出了由圖3所描述的跟蹤對比劑的方法確定的信號強度分布曲線。
具體實施例方式圖1示出了磁共振設備1，它包括實際的斷層成像儀2 ；用于患者4的檢查臺3， 它處于斷層成像儀2的開口 5中；控制單元6 ；分析裝置7 ；和驅動單元8。控制單元6控制 斷層成像儀2，并且從斷層成像儀2接收由斷層成像儀2所記錄的信號。此外，該控制單元 6還控制驅動單元8，使檢查臺3沿著Z方向與患者4 一起穿過斷層成像儀2的開口 5而移 動。分析裝置7對斷層成像儀2所采集的信號進行分析，以便構造磁共振圖像(MR圖像)。 例如，分析裝置7是一個計算機系統，帶有顯示器、鍵盤、指示輸入裝置(例如鼠標)、以及保 存電子可讀的控制信息的數據載體，該計算機系統被這樣構造，使得在分析裝置7應用數 據載體時執行下面描述的用于在磁共振斷層成像檢查時跟蹤對比劑的方法。下面參照圖3描述的該方法，特別適宜于在應用對比劑的條件下進行血管造影。 對比劑優選地以對比劑團的形式給藥。首先，參照圖2定義下面采用的坐標系。圖2示出了可以利用圖1所示的磁共振 設備1建立的血管造影9。患者4沿著他的身高在Z方向上被安排在檢查臺3上。患者的寬度、即患者的沿著一條通過患者的兩肩的軸線的伸展，在X方向上延伸。Y方向垂直于X方向和ζ方向延伸。圖1中所示的磁共振裝置1使得對斷層成像儀2開口 5內部的檢查范 圍10的檢查成為可能，該檢查范圍不僅在X/Y方向延伸而且在Z方向上延伸。這個檢查范 圍10亦稱視場(FOV)，在圖2中作為區域10在X/Z平面上示出。通過移動檢查臺3可以在 Z方向上調整檢查范圍10，如箭頭11所示的那樣。圖3示出了帶有對比劑跟蹤和檢查臺自動移動的、與總體成像矩陣MR信號采集技 術(Total-Imaging-Matrix-MR-Signalerfassungstechnologie)相結合的磁共振血管成 像的流程圖。首先，在步驟11進行的所謂自然測量(其中還沒有在患者身上注射對比劑) 中，在Z方向上沿著中間k空間行采集第一磁共振信號，并且從該MR信號中借助于第一信 號在Z方向上的傅立葉變換，確定在Z方向上第一信號強度分布曲線。為了獲得在患者的Z 方向上整個長度上的第一信號強度分布曲線，在采集第一 MR信號時，連續地移動患者4通 過斷層成像儀2。圖4(i)示出了信號強度分布曲線的一個示例，它是借助于傅立葉變換從 所采集的第一 MR信號取得的。與沿著中間k空間行采集第一磁共振信號平行，還可以采集 中間k空間行以外的其他第一磁共振信號，并且借助于傅立葉變換在X，Y和Z方向上產生 第一圖像數據量(Bilddatenvolumen)(步驟12和13)。此后，在步驟14注射對比劑(優選地作為對比劑團)注射進患者4血管系統中。 在患者上身血管中注射對比劑時，對比劑的主要擴展方向首先是在患者腿的方向。因此，對 比劑的擴散主要按照圖2箭頭11的方向在Z方向上進行。為此，在步驟15沿著中間k空 間行在Z方向上采集第二 MR信號，并借助于第二 MR信號的傅立葉變換確定Z方向上的第 二信號強度分布曲線。對于當前的檢查范圍，例如，圖2所示的檢查范圍10，由此確定Z方 向上信號強度分布曲線，它在圖4(ii)被顯示為分布曲線24。在采集并確定該信號強度分 布曲線24的時刻，對比劑在患者4中擴散到位置Zl。因此，在信號強度分布曲線24中位置 Z1上可以看到信號強度的一個小的突變。在步驟16從第一信號強度分布曲線23和第二信 號強度分布曲線24確定差值分布曲線25。圖4(vi)示出了該差值分布曲線25。因為在第 一次測量和第二次測量之間在患者4的Z方向上信號強度的變化只有對比劑的信號引起的 變化，所以根據差值分布曲線25非常容易確定對比劑的擴散邊緣在何處。于是，例如檢查 臺3便可以根據所確定的對比劑的擴散邊緣進行跟蹤，使得對比劑的擴散邊緣在Z方向上 處于檢查范圍10的中間，以便在擴散邊緣的范圍內獲得圖像質量最佳的MR圖像。在步驟18可以采集中間k空間行以外的其他第二磁共振信號，其可以在下面被用 來重構MR圖像。因為在采集中間k空間行以外的其他第二磁共振信號時，對比劑已進一步 連續擴散，所以對中間k空間行以外的其他第二磁共振信號的采集總是被沿著中間k空間 行在Z方向上的MR信號的采集一再打斷。因此，借助于沿著中間k空間行的MR信號和在 其在Z方向上的變換，可以使檢查臺4連續地按照對比劑的擴散邊緣進行跟蹤。在步驟19 檢查是否已經采集了所有用于重構相應的MR圖像的中間k空間行以外的信號。如果尚未 采集所有MR信號，則從步驟15開始，交替進行用于檢查臺3的跟蹤的沿著中間k空間行的 MR信號的采集和中間k空間行以外信號的采集。如果用于重構MR圖像的所有信號均已被 采集，則在步驟20借助于第二磁共振信號的傅立葉變換確定第二圖像數據量。最后，在步 驟21從沒有對比劑的第一圖像數據量和帶有對比劑的第二圖像數據量中確定差值圖像數 據量，并其例如作為血管造影顯示在分析裝置7上。此后，如果希望進行另一次對比劑跟蹤和構造相應的血管造影圖(步驟22)，則可以從步驟15繼續進行檢查。
在圖4(iii)至圖4(v)示出了對于檢查臺3其他位置的信號強度分布曲線26、28、 30以及對比劑的其他擴散狀態。在圖4(iii)中對比劑的擴散邊緣處于Z2，使得位置Z2上 相應的差值分布曲線27具有表征對比劑的擴散邊緣的明顯的突變。圖4(iv)示出了更晚 時刻的第二信號強度分布曲線28，在該時刻對比劑已經處于患者4的腿部。與此相應地，位 置z3上差值信號29顯示出相應的強度突變。最后，在圖4 (ν)中對比劑擴散到患者4的腳 之前不遠處，使得第二信號強度分布曲線30在位置z4上產生差值分布曲線31中的信號強 度突變。采集沿著中間k空間行在Z方向上的磁共振信號和只在Z方向上進行相應的傅立 葉變換，可以在非常短的時間、例如在IOOms以內進行；反之，對用于在整個檢查范圍10內 構造圖像的MR信號的采集，則需要長得多的時間、例如10秒。因此，可能實時進行借助于 沿著中間k空間行在Z方向上的MR信號的對比劑跟蹤。此外，對比劑擴散邊界的跟蹤只要 求非常小的計算能力，因為一方面只需要在Z方向上進行傅立葉變換，而另一方面，借助于 簡單的差值分布曲線的單維度檢查即可確定該擴散邊緣。此外，該方法與患者的病癥無關， 因為在該用于對比劑跟蹤的方法中不必預先知道任何知識。
權利要求
一種在帶有在Z方向上連續移動的檢查臺(3)的磁共振斷層成像檢查時跟蹤對比劑的方法，包括下列步驟-在沒有對比劑的第一次磁共振測量中采集第一磁共振信號(11)，其中沿著基本上在Z方向上延伸的至少一個中間k空間行記錄該第一磁共振信號；-在對比劑注入之后，在第二次磁共振測量中采集第二磁共振信號(15)，其中沿著至少一個中間k空間行記錄該第二磁共振信號；-借助于Z方向上的傅立葉變換對第一磁共振信號沿著至少一個中間k空間行的k空間數值進行變換，以便獲得Z方向上的第一信號強度分布曲線(23)；-借助于只在Z方向上的傅立葉變換對第二磁共振信號沿著至少一個中間k空間行的K空間數值進行變換，以便獲得帶有對比劑的Z方向上的第二信號強度分布曲線(24，26，28，30)；-從第一分布曲線(23)和第二分布曲線(24，26，28，30)中確定差值分布曲線(25，27，29，31)，以及-從該差值分布曲線(25，27，29，31)中確定對比劑的擴散邊緣。
2.按照權利要求1的方法，其特征在于，為了從所述差值分布曲線(25，27，29，31)中確定對比劑的擴散邊界，對 第二次測量的沿著至少一個中間k空間行的k空間的數值只在Z方向上、而不在X方向和 不在Y方向上進行變換，以便獲得第二分布曲線(24，26，28，30)，其中，X方向和Y方向彼此 垂直并垂直于Z方向延伸。
3.按照權利要求1或2的方法，其特征在于，該方法還包括以下步驟-在第二次磁共振測量中采集至少一個中間k空間行以外的其他第二磁共振信號 (18)；和-借助于傅立葉變換對該第二次測量的k空間的數值進行變換(20)。
4.按照權利要求3的方法，其特征在于，所述第二磁共振信號的采集比所述其他第二磁共振信號的采集進行得更 頻繁。
5.按照權利要求3或4的方法，其特征在于，該方法還包括下列步驟-在第一次磁共振測量中在至少一個中間k空間行以外采集其他第一磁共振信號；_借助于傅立葉變換對第一次測量的K空間數值進行變換(13)；和-從變換后的第一次測量的數值和變換后的第二次測量數值中確定差值(21)。
6.按照上列權利要求中任一項的方法，其特征在于，根據所確定的對比劑的擴散邊緣 移動所述檢查臺(3)。
7.按照上列權利要求中任一項的方法，其特征在于，根據所確定的對比劑的擴散邊緣 這樣移動所述檢查臺(3)，使得該擴散邊緣近似地處于Z方向上能夠采集的檢查范圍(10) 的中間。
8.一種用于在檢查臺(3)在Z方向上連續移動時跟蹤對比劑的磁共振設備，其中，該磁共振設備(1)包括控制單元(6)，用于控制斷層成像儀(2)和接收從該斷 層成像儀(2)記錄的信號；和分析裝置(7)，用于對所述信號進行分析和建立磁共振圖像，其特征在于，該磁共振設備(1)被這樣構造，使得它-在第一次沒有對比劑的磁共振測量中采集第一磁共振信號，其中沿著至少一個基本 上在Z方向上延伸的中間k空間行記錄第一磁共振信號；-在對比劑的注入之后的第二次磁共振測量中采集第二磁共振信號，其中沿著至少一 個中間k空間行記錄第二磁共振信號；-借助于傅立葉變換對所述第一磁共振信號沿著至少一個中間k空間行的K空間數值 在Z方向上進行變換，以便獲得Z方向上的第一信號強度分布曲線(23)；-借助于傅立葉變換只在Z方向上對所述第二磁共振信號沿著至少一個中間k空間行 的K空間數值進行變換，以便獲得帶有對比劑的在Z方向上的第二信號強度分布曲線(24， 26，28，30)；-從第一分布曲線(23)和第二分布曲線(24，26，28，30)中確定差值分布曲線(25，27， 29,31)；以及-從該差值分布曲線(25，27，29，31)確定對比劑的擴散邊緣。
9.按照權利要求8的磁共振設備，其特征在于，該磁共振設備(1)被構造來執行按照權利要求1-7中任一項的方法。
10.一種計算機程序產品，其能夠被直接加載到磁共振設備(1)的可編程控制單元(6) 的存儲器中，帶有程序裝置，以便當程序在該磁共振設備(1)的控制單元(6)上執行時，執 行按照權利要求1-7中任一項的方法的所有步驟。
11.一種電子可讀的數據載體，帶有其上所存儲的電子可讀的控制信息，該控制信息這 樣構造，使得在磁共振設備(1)的控制單元(6)上應用該數據載體時，執行按照權利要求 1-7中任一項的方法。
全文摘要
本發明涉及一種在磁共振斷層成像檢查中跟蹤對比劑的方法。在本發明的方法中在沒有對比劑的第一次MR測量中采集第一MR信號。沿著基本上在Z方向上延伸的中間k空間行記錄第一MR信號。借助于傅立葉變換在Z方向上對沿著第一MR信號的中間k空間行的k空間數值進行變換，以便獲得在z方向上信號強度的第一分布曲線(23)。在對比劑注入之后，在第二次MR測量中采集第二MR信號。沿著中間k空間行記錄第二MR信號。借助于傅立葉變換只在Z方向上對第二MR信號沿著中間k空間行的k空間數值進行變換，以便獲得帶有對比劑的在Z方向上的第二信號強度分布曲線(24，26，28，30)。從第一分布曲線(23)和第二分布曲線(24，26，28，30)確定差值分布曲線(25，27，29，31)。使用差值分布曲線(25，27，29，31)上的信號突變確定對比劑的擴散邊緣。
文檔編號A61B5/055GK101803922SQ201010149258
公開日2010年8月18日 申請日期2010年1月25日 優先權日2009年1月23日
發明者蘇珊·萊德, 邁克爾·曾格 申請人:西門子公司