CN1836631B - 介入设备的快速mr显像 - Google Patents

Abstract

本发明涉及采用磁共振(MR)成像器显现体内的介入设备的方法和装置。在操作中，向身体施加MR脉冲序列，以便生成MR信号，处理该MR信号，以便采集一个或多个图像。成像器的操作者采用免提设备来控制所施加的脉冲序列的参数，以便使图像显示介入设备范围内的亮度失真伪影，该亮度失真伪影与常规MR图像中的亮度失真伪影相比是增强的；以及在看见希望由介入设备所生成的图像失真后，操作者以“免提”方式改变所施加的脉冲序列的参数，以便所述一个或多个所采集的图像显示在介入设备范围内的亮度失真伪影，该亮度失真伪影与所述增强的亮度失真相比是减弱的。

Description

介入设备的快速MR显像

技术领域

本发明涉及磁共振(MR)成像，且更具体地涉及用于尤其是当介入设备、例如带金属尖端的导管在介入过程中运动期间更快且更容易地显现这种设备的方法和装置。

背景技术

通过MR成像显现导管运动的已知方法一般快速地从组织的薄片(“切片”)采集数据。一般位于导管末端(尖端)附近的铁磁材料(“金属”)引起由MR成像装置所使用的否则均匀的磁场的局部失真。如果导管的金属部分位于当前正被成像的切片内或充分靠近该切片，则该磁场的局部失真导致金属位置附近的图像亮度比正常更亮或更暗。这种亮度失真效应一般已被用来当导管在体内穿行时帮助查找导管。为了显现导管末端的目的，以使导管的尖端比剩余部分产生更大失真的方式来构造导管是有帮助的。一般还公知，亮度失真伪影的尺寸和外形受到MR装置的射频脉冲的准确顺序和定时、数据采集周期和磁场梯度(即“脉冲序列参数”)的影响。例如，可调整脉冲序列参数，以响应于导管内的金属而产生分布在相对大的空间范围上的强亮度失真、或产生被限制在图像的小区域内的弱亮度失真。

影响失真强度的一个序列参数是所谓的“回波时间”或TE，即射频激励和信号采集之间的时间。影响失真强度的另一个参数是在数据采集期间所施加的磁场梯度(即所谓的“读出梯度”)的强度。单独地改变该梯度幅度是不常用的，因为这会不期望地改变被重建的图像沿一个轴的视场，而通常结合对几个另外的序列参数的改变来进行对该梯度幅度的改变，并且净效应被称为“接收器带宽”的改变。因此，如在此所采用的，术语“脉冲序列参数”不仅包括所施加的脉冲序列自身的各种值、例如TE持续时间和读出梯度场强，而且还包括响应于该脉冲序列参数而生成适当图像所需要的相应MR信号处理参数，例如具有适当的信号采样率的协调的模拟或数字低通滤波等等。

在通常所应用的情况下，具有较长回波时间和较低强度读出梯度的脉冲序列产生具有增强失真的图像。

调整诸如TE或接收器带宽的脉冲序列参数以致产生空间上大的失真的缺点在于，可能难以确定导管尖端的准确位置。另一方面，这种大的失真的优点在于，如果导管不是充分靠近所选定的图像切片，那么即使导管不是正好位于所选定的图像切片内，也将可以看见一些失真。

本发明人认识到这种失真效应在某些情况下可能是有帮助的，因为在图像采集前，不是总能选择正好包括导管位置的图像切片。大的空间失真可使导管尖端即使在切片位置是不完美的时也能得到定位，从而增加例如当导管尖端通过脉管时跟踪导管尖端的容易程度。

此外，对于医师而言，获得既显示空间上大的失真又显示空间上小的失真的图像是有利的。为显现导管的运动，快速连续地一个接一个地获得同一组织切片的多个图像将是有利的。然而，医师在介入过程期间通常没有时间改变脉冲序列或输入新的脉冲序列参数，也不具有容易地选择要显示哪些图像的能力。

发明内容

用于利用磁共振(MR)成像器来显现介入设备的方法和装置，其根据以下步骤操作：

向身体施加脉冲序列，以便生成MR信号；

处理MR信号，以便MR成像器采集一个或多个图像；其中预选脉冲序列参数，以便使图像显示介入设备范围内的亮度失真伪影，该亮度失真伪影与传统MR图像中的亮度失真伪影相比是增强的；以及

在看见希望由于介入设备而产生的图像失真后，MR成像器的操作者以“免提”方式控制脉冲序列参数，以便所述一个或多个所获得的图像显示介入设备范围内的亮度失真伪影，该亮度失真伪影与所述增强的亮度失真相比是减弱的。

附图说明

为更好地理解本发明，这里被引入并且构成本说明书的一部分的示例性和非限制性的附图阐明本发明的实施例和细节，并且与上面所给出的概述以及下面给出的详细描述一起用于进一步解释本发明的特征。

唯一的图示出说明MR成像系统10的操作的框图，该MR成像系统10可以结合本发明的方法和装置一起使用。

具体实施方式

唯一的图示出说明MR成像系统10的操作的框图，该MR成像系统10可以结合本发明的方法和装置一起使用。由于这种成像器是公知的，所以在此只提供简短概要的描述。磁体12被设置用于在位于检查床13上的待成像的身体11内形成静/基磁场。梯度线圈14位于磁体系统内，该梯度线圈用于产生被叠加在静磁场上的位置相关磁场梯度。梯度线圈14响应于由梯度模块16提供给它的梯度信号而在三个正交方向上产生位置相关磁场梯度。RF线圈18位于梯度线圈内。RF模块20向RF线圈18提供RF脉冲信号，RF线圈响应于该RF脉冲信号而产生磁场脉冲，该磁场脉冲使成像身体11内的质子自旋旋转90度或180度，以进行所谓的“自旋回波”成像，或旋转小于90度或等于90度，以进行所谓的“梯度回波”成像。响应于所施加的RF脉冲信号，当RF线圈返回到由静磁场和梯度磁场所建立的平衡位置时，该RF线圈18接收MR信号、即来自体内的受激质子的信号，该MR信号通过检测器22(包括前置放大器和放大器)来检测，然后该MR信号通过模拟低通滤波器23(其通带由脉冲序列和计算机26直接或间接控制)进行滤波，通过数字转换器24转换成数字信号并被施加到MR系统计算机26。替代地，模拟低通滤波器23的功能可通过使由数字转换器24所提供的数字信号在计算机26内经受数字滤波算法来实施。无论哪种情况，如在此所采用的术语“接收器带宽”指的是该MR信号滤波的通带。

以本技术中普通技术人员所公知的方式，梯度磁场与RF脉冲结合被用于将空间信息编码成从正被成像的身体切片发射的MR信号。计算机26利用提供有脉冲序列的细节(例如所施加的梯度磁场的强度)的算法来调整MR成像系统的其它参数，以便以协调的方式处理所检测到的MR信号以产生身体的一个所选定的切片(或多个所选定的切片)的高质量图像，然后在显示器28上显示这些图像。

在磁共振成像环境中，改变脉冲序列以减小通常被称为接收器带宽的参数包括四个操作：降低采集信号样本的速率，从而改变采样带宽；延长采集几个样本的时间周期(“读出周期”)，从而使样本总数不变；降低模拟滤波器23的通带，或者替代地降低代替该模拟滤波器的数字滤波器的通带；以及降低在读出周期期间所施加的磁场梯度(“读出梯度”)的强度，从而保持图像的视场。最后的操作直接影响由铁磁体所产生的强度失真的大小。与在这种改变之前的脉冲序列(“高带宽”)相比，所得到的脉冲序列称为“低带宽”。

在本发明的一个实施例中，采用公知的和常规的“梯度回波”脉冲序列的两种变型。在一个变型中，这样调整脉冲序列参数，使得将“接收器带宽”设置成“低”，也就是说，采集样本的速率相对低，读出周期的持续时间相对长，低通滤波器的通带相对窄，并且也许最重要地，读出梯度幅度相对低，从而趋于使由铁磁体所产生的任何图像失真的大小和强度相对大。在另一种变型中，这样调整脉冲序列参数，使得将“接收器带宽”设置成“高”，也就是说，在读出周期期间采集样本的速率相对于“低接收器带宽”变型是高的，读出周期的持续时间相对短，低通滤波器的通带相对宽，并且也许最重要地，读出梯度幅度相对高，从而趋于使在所采集的和所重建的图像中由铁磁体所产生的任何图像失真的大小和强度相对小。根据本发明的该实施例，采用MR脉冲序列，该MR脉冲序列采集身体的同一切片的多个快速连续图像，这些图像几乎“实时”地显示在显示器28上，同时允许受用户控制地改变脉冲序列参数，这些脉冲序列参数影响一个图像和下一个图像的采集之间的接收器带宽。在本发明该方面的优选实施例中，诸如脚踏开关或声控装置的“免提”设备30向计算机26提供输入，以控制MR成像器在操作的高带宽和低带宽模式之间切换。采用该装置，医师可以以最小的交互选择适合于手边任务的伪影可见度。

例如，利用上述装置，一种可被用于查找/跟踪体内导管的方法将首先以低接收器带宽采集一个或多个平行图像，以便查看是否可以看见由导管尖端所引起的图像干扰。在该初始阶段期间，医师可例如通过向免提设备30的语音触发版本中说“加…加…”而采用免提设备30来指示计算机26显示在给定方向上以每隔5mm被连续定位的平行切片的图像。当看见最大伪影时，于是医师可向设备30发出语音命令以切换到更高接收器带宽，从而得到导管尖端的当前位置的清晰视图。替代地，为了触发该命令，免提设备30可包括脚踏触发开关。

为减少与跟随导管通过被连续定位的平行切片的运动有关的猜测，向免提设备30发出的命令可指示计算机26调整脉冲序列参数，以便使与当前切片的平面正交且穿过伪影当前位置的平面成像，然后在该正交方向上以正或负方向搜索被连续定位的平行切片，直到再次最大程度地采集到导管伪影为止。随着导管被进一步移动，可在与当前被成像的切片的平面正交的其他平面中重复该过程。更具体地，医师可以例如利用冠状图像以低接收器带宽开始，并搜索正的和负的平行切片直到找到导管伪影为止。然后，医师可定位通过该伪影的中部的正交切片(即，轴向切片)。当该图像被显示时，医师可利用该图像来定位通过大的伪影的正交切片(冠状的或矢状的)。在图像视图突然改变期间的任何时间，医师可切换到更高接收器带宽以获得导管尖端和周围组织的清晰图像。正交平面之间的切换、成像切片的加/减重新定位和接收器带宽的切换应当优选地全部采用对免提设备30(脚踏开关或声控)的命令来实现。

在本发明的另一个实施例中，可采用具有小于全部的参数的不同值的、梯度回波脉冲序列的两个变型，所述参数包括上面针对“接收器带宽”所定义的那些参数，然而这种不同可能导致在比仅仅伪影失真强度更多的方面不同的图像。例如，也许仅仅改变了读出梯度强度或TE间隔持续时间。这种改变仍可产生有用的图像。

在本发明的另一个实施例中，采用梯度回波脉冲序列参数，这些参数针对每个RF激励形成两个梯度回波，即以高带宽接收的梯度回波和以低带宽接收的梯度回波，用于生成同一切片的两个图像。在该实施例的一个变型中，为简化图像显示，每次采集只向医师显示这些图像中的一个，或者具有潜在地小的空间伪影的第一(“较短”)回波(高带宽)图像，或者具有潜在地较大的空间伪影的第二(“较长”)回波(较低带宽)图像。医师可采用免提(脚踏开关或声控)设备30来在这些图像之一的显示之间进行切换。

在本发明的又一个实施例中，采用类似的梯度回波脉冲序列来生成同一切片的高和低带宽图像。然而，在该实施例中，在显示器28上向医师并排地同时显示这两种图像。

在本发明的又一实施例中，可采用不同类型的脉冲序列来获得连续图像。例如，“自旋回波”脉冲序列可被用于获得具有空间上小的金属伪影失真的图像，而梯度回波脉冲序列可被用于获得具有空间上较大失真的低带宽图像。免提设备30可被用于使MR成像器的操作在该自旋回波序列和低带宽梯度回波脉冲序列之间转换。

为促进对本发明原理的理解，已参照了由附图所示的优选实施例并且采用了特定语言对这些实施例进行描述。然而，该特定语言并不旨在限制本发明的范围，而且本发明应被理解为包括本领域普通技术人员通常会想到的所有实施例。在此所示出和描述的具体实施方式是本发明的说明性实例，并且并不旨在另外以任何形式来限制本发明。为简明起见，常规电子装置、控制系统和系统的其它功能方面(以及系统的单独操作部件中的部件)可以不进行详细描述。此外，图中所示出的连接线或连接器旨在表示各种元件之间的示范性功能关系和/或物理或逻辑耦合。应当注意的是，在实际设备中可以存在许多替代的或另外的功能关系、物理连接或逻辑连接。此外，对于本发明的实践来说没有一项或部件是绝对必要的，除非将该元件特别描述为“绝对必要的”或“关键的”。在不偏离本发明的精神和范围的情况下，许多更改和调整对于本领域技术人员而言将容易是显而易见的。

例如，免提设备30可被用于允许选择多于两个的多个接收器带宽，从而允许更多地控制金属伪影的全面显现。此外，免提设备30可包括脚踏开关和语音识别输入装置。甚至另外可设计许多其它方式以便生成更低或更高带宽图像。

因此，本发明不应局限于所描述的实施例，而是本发明具有由上述语言和下面的权利要求以及其等同物所限定的全部范围。

此外，下面的权利要求提供关于被认为落在本发明方法和装置的范围内的元件、操作和/或步骤的细节。

Claims (16)

1.用于采用磁共振成像系统来识别和增强介入设备的显现的方法，包括以下步骤：

在对患者的身体部分进行磁共振成像时使用脉冲序列并且得到响应磁共振信号以供用于提供所述身体部分的磁共振图像；

响应于所施加的脉冲序列的第一参数和所施加的脉冲序列的第二参数处理该磁共振信号，以便提供所述身体部分的磁共振图像，其中所述第一参数是为了采用第一幅度读出梯度和第一接收器带宽来采集第一梯度回波图像而预定的，所述第一梯度回波图像包括在介入设备范围内的第一亮度失真伪影，所述第二参数是为了采用第二幅度读出梯度和第二接收器带宽来采集第二梯度回波图像而预定的，所述第二梯度回波图像包括在介入设备范围内的第二亮度失真伪影，所述第一参数与所述第二参数相比提供相对低的幅度读出梯度和相对低的接收器带宽以及增强的空间图像亮度失真伪影，并且所述第一参数被选择用于促进相对于图像切片对所述介入设备进行定位；以及

响应于用户免提命令选择所述第一参数或第二参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，免提设备控制磁共振成像系统的序列参数，以便当操作者希望显示所述增强的亮度失真伪影时，采用相对低的幅度读出梯度和相对低的接收器带宽来选择性地采集梯度回波图像，并且当所述操作者希望显示在介入设备范围内的减弱的亮度失真伪影时，采用相对高的幅度读出梯度和相对高的接收器带宽来选择性地采集梯度回波图像。

3.根据权利要求1所述的方法，包括将免提设备用于控制所述第一和第二参数的选择，以便采用相对长的回波时间来选择性地采集梯度回波图像以显示所述增强的空间图像亮度失真伪影，并且采用相对短的回波时间来选择性地采集梯度回波图像以显示在介入设备范围内的减弱的亮度失真伪影。

4.根据权利要求1所述的方法，包括将免提设备用于控制所述第一和第二参数的选择，以便采用相对低的幅度读出梯度、相对低的接收器带宽和相对长的回波时间来选择性地采集梯度回波图像以显示所述增强的空间图像亮度失真伪影，并且采用相对高的幅度读出梯度、相对高的接收器带宽和相对短的回波时间来选择性地采集梯度回波图像以显示在介入设备范围内的减弱的亮度失真伪影。

5.根据权利要求1所述的方法，包括在体内引导介入设备的人员将免提设备用于控制所述第一和第二参数的选择，以便采用相对低的幅度读出梯度、相对低的接收器带宽和相对长的回波时间来选择性地采集梯度回波图像以显示所述增强的空间图像亮度失真伪影，并且选择性地采集自旋回波图像，以便显示在介入设备范围内的减弱的亮度失真伪影。

6.根据权利要求1所述的方法，包括步骤：响应于用户免提命令，在采集具有在介入设备范围内的减弱的图像亮度失真的图像序列和采集具有在介入设备范围内的增强的空间图像亮度失真的图像序列之间交替。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，响应于用户免提命令来调整磁共振成像系统的参数，采集显示在介入设备范围内的增强的空间图像亮度失真的图像作为平行图像序列并且在正或者负空间方向上移动所述显示在介入设备范围内的增强的空间图像亮度失真的图像，直到找到亮度失真伪影看来处于最大值或接近最大值的图像切片为止，并且采集一个或多个显示在介入设备范围内的减弱的图像亮度失真的图像。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，响应于用户免提命令来调整磁共振成像系统的参数，采集显示在介入设备范围内的增强的空间图像亮度失真的图像作为正交图像序列，并且在正和负空间方向上移动图像切片位置，直到找到图像亮度失真看来处于最大值或接近最大值的图像切片为止，并且采集显示在介入设备范围内的减弱的图像亮度失真的图像。

9.根据权利要求1所述的方法，包括允许免提设备的采用来提供用户免提命令输入，以控制磁共振成像系统的操作，其中所述免提设备包括(a)脚踏激活开关和(b)语音识别电路中的至少一个。

10.根据权利要求1所述的方法，包括允许将免提设备用于控制磁共振成像系统的序列参数，以便选择性地采集显示所述增强的空间图像亮度失真伪影、在介入设备范围内的减弱的空间图像亮度失真伪影或在所述减弱的和增强的空间图像亮度失真伪影之间的亮度失真伪影的图像。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述使用步骤包括对患者身体使用梯度脉冲和RF脉冲，并且梯度回波脉冲序列针对每个被施加到身体上的RF脉冲生成两个图像，即一个显示增强的空间图像亮度失真伪影的图像和另一个显示减弱的空间图像亮度失真伪影的图像。

12.根据权利要求11所述的方法，包括允许采用免提设备来控制哪个图像被显示在磁共振成像系统的显示器部分上。

13.根据权利要求11所述的方法，还包括在磁共振成像系统的显示器部分上同时显示两个图像。

14.一种采用磁共振成像器来显现体内的介入设备的方法，包括以下步骤：

向身体施加脉冲序列，该脉冲序列针对每个被施加到身体上的RF脉冲激励生成两个图像，一个图像由磁共振成像器以相对低的读出梯度幅度和相对低的接收器带宽采集，而另一个图像由磁共振成像器以相对高的读出梯度和相对高的接收器带宽采集；以及

根据以下技术之一显示所述图像：

i)在磁共振成像器的显示器部分上同时并排地显示两个图像，

和

ii)利用免提输入设备来控制磁共振成像器，以便每次只显示所述图像中的一个。

15.一种用于在患者身体的一部分的磁共振医学图像中识别和增强介入设备的显现的系统，包括：

磁共振成像系统，该磁共振成像系统包括计算机，用于

在对患者的身体部分进行磁共振成像时使用脉冲序列并且得到响应磁共振信号以供用于提供所述身体部分的磁共振图像；

处理该磁共振信号，以便提供所述身体部分的磁共振图像，其中该处理响应于

所施加的脉冲序列的第一参数组，所述第一参数组是为了采用第一幅度读出梯度和第一接收器带宽来采集第一梯度回波图像而预定的，所述第一梯度回波图像包括在介入设备范围内的第一亮度失真伪影，和

所施加的脉冲序列的第二参数组，所述第二参数组是为了采用第二幅度读出梯度和第二接收器带宽来采集第二梯度回波图像而预定的，所述第二梯度回波图像包括在介入设备范围内的第二亮度失真伪影，所述第一参数组与所述第二参数组相比提供相对低的幅度读出梯度和相对低的接收器带宽以及增强的图像亮度失真伪影并且所述第一参数组被选择用于促进相对于图像切片对所述介入设备进行定位，所述第一和第二参数组能够响应于用户免提命令单独地选择；以及

用户接口设备，用于响应于用户免提命令提供用于在所述第一和第二参数组之间进行选择的数据。

16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述第二参数组与所述第一参数组相比提供相对高的幅度读出梯度和相对高的接收器带宽以及减弱的空间图像亮度失真伪影并且相对于所述第一参数组支持对所述介入设备的更精确的跟踪。

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