磁共振成像
专利汇可以提供磁共振成像专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 磁共振成像 方法涉及检测一系列触发事件并从k－空间的相应段中捕获磁共振 信号 的相继段。例如，在检测到的一系列触发事件的 基础 上，通过移动平均，预测下一触发事件的出现。在预测的触发事件出现的基础上，触发磁共振信号的至少一个个别段的捕获。捕获的触发是基于预测的触发事件的，例如，在触发事件的预测的基础上，调整捕获的时刻和持续时间。最后，从磁共振信号的若干段中，重建磁共振图像。，下面是磁共振成像专利的具体信息内容。
1.一种磁共振成像方法，其中
-检测一系列触发事件，
-根据相应检测到的触发事件，从k-空间的相应段中捕获磁共振信 号的段，以及
-根据其检测到的触发事件捕获磁共振信号的个别段依赖于先前检 测到的触发事件。
2.如权利要求1所述的磁共振成像方法，其中与磁共振信号的所 述个别段的捕获的其检测到的触发事件相关的定时和/或持续时间依赖 于先前检测到的触发事件。
3.如权利要求1所述的磁共振成像方法，其中
-从先前检测到的触发事件中，导出当前触发事件的时刻的预测，
-将检测到的当前触发事件的实际时刻和当前触发事件的预测进行 比较，以及
-根据其检测到的触发事件捕获磁共振信号的个别段依赖于检测到 的当前触发事件的实际时刻和当前触发事件的预测的比较。
4.如权利要求1所述的磁共振成像方法，其中
-从一系列检测到的触发事件中，进行选择，以及
-根据其检测到的触发事件捕获磁共振信号的个别段依赖于先前检 测到的触发事件的选择。
5.如权利要求1所述的磁共振成像方法，其中在先前检测到的触 发事件的时刻的统计分析的基础上，实现根据其检测到的触发事件捕 获磁共振信号的个别段对于先前检测到的触发事件的依赖性。
6.如权利要求1或2所述的磁共振成像方法，其中统计分析涉及 在先前触发事件的出现之间特别地在选定的触发事件的出现之间的时 间间隔的移动平均，特别地，在[10-20]先前触发事件的范围上进行移 动平均。
7.如权利要求6所述的磁共振成像方法，其中统计分析包括触发 事件出现之间的间隔的加权的移动平均或递归估计。
8.一种磁共振成像系统，包括：
-控制单元(20)，用于控制磁共振成像系统的操作；
-检测单元(42)，具体地，心电图学单元，用于检测触发事件；
-分析单元(40)，用于从检测的触发事件中导出触发信号；
-触发单元(40)，用于提供触发信号，以激活控制单元。
9.如权利要求8所述的磁共振成像系统，进一步包括：
-监测单元(43)，用于检测监测事件；
-该监测单元(43)耦合到分析单元(41)，以便在检测到的监测 事件的基础上调整分析单元。
10.一种计算机程序产品，包括指令用于：
-检测一系列触发事件；
-在至少一部分检测到的系列触发事件的基础上，预测下一触发事 件的出现；
-根据预测的触发事件，触发磁共振信号的至少一个个别段的捕 获。
11.如权利要求10所述的计算机程序，进一步包括指令，用于检 测一系列监测事件，并且相对于触发事件的出现，在监测事件出现的 基础上，选择检测到的触发事件。
技术领域
本发明涉及磁共振成像方法，其中从动态变化的物体获得磁共振 信号，并且从磁共振信号中重建磁共振图像。
背景技术
M.T.Vlaardingerbroek和J.A.den Boer的手册“磁共振成像”(第 二版，Springer Verlag Berlin 1999)提及：在磁共振成像中处理心脏 运动的一种方式是使用心电图(ECG)利用心脏节律触发磁共振信号 的捕获。在其中心脏返回到同一位置的相同心脏阶段，获得磁共振信 号的简表(profile)。在检测到R-峰值的预定延迟之后，仅测量一个 简表，并且R-R间隔的剩余部分能够用于捕获来自其他时间片(slice) 的数据。
发明内容
这个目的是利用根据本发明的磁共振成像方法实现的，其中
-检测一系列触发事件，
-根据相应检测的触发事件，从k-空间的相应段中获得磁共振信号 的段，以及
-根据其检测到的触发事件捕获磁共振信号的个别段是依赖于先前 检测到的触发事件的。
本发明基于能够预期考虑动态变化中的不规律性或改变的见识。 特别地，动态变化时常涉及某种程度的规律性，例如某一周期性。在 设定磁共振信号的当前段的捕获时，考虑先前检测到的触发事件，这 实现了在捕获磁共振信号的当前段时，适当考虑动态变化中的改变。 例如，准确地考虑例如待检查病人的心跳的周期性的缓慢漂移。因此， 降低或避免由于不正确引起的错误或不考虑动态变化中的改变。因 而，避免在重建的磁共振图像中的混乱，例如运动人为现象。此外， 改进了信号捕获的效率，因为不需要丢弃相对于其检测的触发事件不 正确捕获的磁共振信号。
以相应段的形式捕获磁共振信号。通过扫描k-空间的相应段，捕 获磁共振信号的个别段。特别地，在k-空间中的行或少量行的组形成 这样的k-空间的段。从来自磁共振信号的若干段的磁共振信号中，重 建磁共振图像。根据不同的触发事件，捕获这些相应的磁共振信号。 根据本发明，在一系列先前触发事件的基础上，预测下一触发事件。 在心脏的磁共振成像中典型的触发事件是病人ECG中R-峰的检测。根 据下一触发事件的预测以及下一触发事件的实际发生，设定下一段磁 共振信号的捕获。该捕获的设定可以涉及根据磁共振信号的当前段的 当前触发事件的捕获的时刻以及持续时间，或该设定可以涉及丢弃根 据当前触发事件预见的捕获，以及在后面出现触发事件时完成下一捕 获。例如，当
注意，在Radiology(放射学)212(1999)579-587上M.Stuber等 人的论文“Sub-millimetre three-dimensional coronary MR-anglography with real-time navigator correction：comparison of navigator locations”报告相对于ECG的R-波采用触发延迟，其线性依赖于两个 相继R-波(R-R间隔)即实际心率之间的时间差以及心脏收缩的持续 时间。此外，这个论文提及利用心脏循环的心脏收缩部分的相对恒定 的持续时间。
本发明的这些和其他方面将参考在从属权利要求中定义的实施例 进一步阐述。
根据本发明的一个方面，将检测到的当前触发事件的实际时刻和 当前触发事件的预测进行比较。根据这个比较，完成磁共振信号的当 前段的捕获。特别地，在触发事件的实际时刻显著不同时，例如实际 时刻与其预测之间的差大于预定的阈值时，磁共振信号的当前段的捕 获被丢弃，并在下一触发事件时再次执行。当前触发事件的实际和预 测时刻之间的如此显著差别通知动态变化的规律性的实质偏差。因 此，磁共振信号的当前段的捕获非常有可能受人为现象例如运动人为 现象的影响。丢弃并重新捕获磁共振信号的当前段避免了在重建的磁 共振信号中这些人为现象的激增。
根据本发明的进一步方面，进行检测到的系列触发事件的选择， 并在选定的触发事件的基础上，进行磁共振信号的当前段的捕获的依 赖性。本发明的这一方面基于在许多情形中有可能将涉及动态的规则 动态行为的触发事件和反映动态行为的不规则性的触发事件区分开来 的见识。对于下一触发事件的预测，不考虑检测到的触发事件的部分， 特别地，不考虑反映不规则动态行为的触发事件。以这样的方式，错 误的触发事件或由于未包含在选择中的不规则性引起的触发事件没有 不利地影响下一触发事件的预测。因此，实现这下一触发事件的更准 确预测。
能够在监测事件的基础上，完成触发事件的选择。这些监测事件 是不同于触发事件的其他事件。这些监测事件表示其具有的现象不同 于触发事件所基于的现象的动态行为。特别地，在心脏磁共振成像中， 触发通常基于ECG信号，而监测事件则涉及待检查病人的呼吸状态。 更具体地，ECG中的R-峰形成的触发事件也可以在和病人呼吸的呼气 状态或吸气状态的出现相一致的基础上进行选择。可以用于触发事件 选择的监测事件的另一个例子是病人的运动。例如，为了检测病人的 呼吸状态，还能使用病人胸部的运动。
根据本发明的进一步方面，在以前触发事件时刻的统计分析的基 础上，预测下一触发事件。特别地，这样的统计分析能够区分属于规 律动态行为的触发事件和反映显著不可预测的不规则性的触发事件。 在心脏磁共振成像中，这样的不规则性可以是涉及附加的心脏收缩或 稍前或稍后心脏收缩的R-峰。通过在先前触发事件之间的时间间隔上 采用移动平均(running average)，获得非常好的结果。通过仅对选 定的触发事件进行移动平均，能使下一触发事件的预测更为准确，例 如，在监测出现的基础上，以致于先前触发事件和确定的呼吸状态相 一致。已发现，和吸气状态相一致的R-峰之间的时间间隔通常短于和 呼气状态相一致的R-峰之间的时间间隔。因此，在争论的呼吸状态的 R-峰之间的时间间隔的移动平均的基础上，更正确地完成在确定的呼 吸状态中下一R-峰值的预测。通过对10-20(选择的)先前触发事件进 行移动平均，特别地实现准确的结果。为了强调某些先前触发事件的 影响，采用加权的移动平均。特别地，加权的移动平均涉及不随时间 递减的加权；即，用于触发事件的加权是时间的非递减函数。因此， 至少一些不太新近的触发事件具有较小的加权，并因此在加权的移动 平均中影响较小。
根据本发明的另一方面，作为触发事件出现之间的间隔的递归估 计，实施统计分析。这个实施涉及可易于调整的递归参数，并且对于 不太最近的触发事件得到按指数规律衰减的加权。
本发明进一步涉及如在权利要求8中定义的根据本发明的磁共振 成像系统。本发明的磁共振成像系统的进一版本在权利要求9中进行 定义。本发明的磁共振成像系统能执行本发明的磁共振成像方法，并 相应地执行磁共振信号捕获的更准确触发。
本发明进一步涉及如在权利要求10或11中定义的计算机程序。 当被装载到磁共振成像系统的处理器的工作存储器中时，本发明的计 算机程序允许磁共振成像系统执行本发明的磁共振成像方法。这将实 现磁共振信号捕获的更准确触发。该计算机程序可在诸如CD-rom的 数据载体上提供。作为另一个选择，计算机程序可从远程站点通过数 据网络例如全球网(world-wide web)进行下载；更显著地，可通过互 联网从网页的网页地址中下载计算机程序。
附图说明
本发明的这些和其他方面将参考下面描述的实施例并参考附图进 行阐述，其中：
图1图解地显示其中使用本发明的磁共振成像系统，以及
图2显示表示在移动平均中采用的加权函数的图表。
具体实施方式
应当注意到，可替换地，有可能使用独立的接收和/或发射线圈16。 例如，可使用表面线圈16作为接收和/或发射线圈。这样的表面线圈在 相当小的体积内具有高的灵敏度。诸如表面线圈的接收线圈被连接到 解调器24，并且接收的磁共振信号(MS)通过解调器24来解调。解 调的磁共振信号(DMS)被施加到重建单元。接收线圈被连接到前置 放大器23。该前置放大器23放大利用接收线圈16接收的RF谐振信 号(MS)，并且放大后的RF共振信号被施加到解调器24。解调器24 解调放大的RF共振信号。解调的共振信号包含关于待查目标的部分内 的局部自旋密度的实际信息。此外，发射和接收电路15还连接到调制 器22。调制器22以及发射和接收电路15启动发射线圈13，以发射RF 激励和重新聚焦脉冲。重建单元从解调的磁共振信号(DMS)中导出 一个或多个图像信号，其中图像信号表示待检查目标的成像部分的图 像信息。重建单元25实际上优选地被构成为数字图像处理单元25，其 被编程，以便从解调的磁共振信号中导出表示待检查目标的部分的图 像信息的图像信号。在重建的输出上的信号被施加到监测器26，以致 于该监测器能显示磁共振图像。可选地，有可能将来自重建单元25的 信号存储在缓冲单元27中，等待进一步处理。
还为根据本发明的磁共振成像系统提供例如以包括(微)处理器 的计算机形式的控制单元20。控制单元20控制RF激励的执行以及时 间梯度场的应用。
控制单元20的操作又受触发单元40的控制，该触发单元施加触 发信号给控制单元，以便在出现触发事件的基础上启动磁共振成像系 统，从而从k-空间的相应段中捕获磁共振信号的段。通常在向量心电 图的基础上运行的心电图学单元42从病人心脏捕获ECG信号。运行 在向量心电图基础上的ECG装置合适地被用作心电图学单元，并从国 际申请WO99/04688的磁共振成像中公知这样的单元。ECG信号被施 加到统计分析器单元41，它进行接收ECG信号的统计分析，以预测下 一触发事件的出现。显著地，统计分析单元41预测病人的ECG的下 一R-峰何时将出现。此外，统计分析单元计算受控制单元20控制的磁 共振信号下一段捕获的时刻和持续时间。例如，统计分析单元在准确 确定与其中病人心脏几乎不运动的心脏舒张阶段精确一致的时间间隔 时考虑病人心率的变化。在该时间间隔期间，捕获磁共振信号的当前 段，并且运动几乎不影响这个段的磁共振信号。进一步为本发明的磁 共振成像系统提供监视器43，其用于检测特别地以病人呼吸状态的形 式的监测事件。检测到的监测事件被传送到统计分析单元41，该分析 单元在预测下一触发事件出现时考虑检测到的监测事件。例如，该监 测单元可被安排为测量病人的呼吸状态，即确定吸气和呼气。然后， 统计分析单元被配置用于计算在呼气期间稍长的例如病人ECG中R- 峰之间的5-10％的时间间隔。特别地，个人的R-峰之间的时间间隔在 吸气和呼气之间可能变化5-10％。
更具体地，可以给统计分析单元提供软件，其可以包含电子电路， 以便为最后的N(i＝1，...N)R-R时间间隔在时刻n使用加权函数wi计算 触发事件上的加权移动平均
然后，预测下一R-R间隔等于当前加权的移动平均：
RRn+1＝
作为进一步的改进，加权函数wi是作为时间函数的非递减函数或 递增函数。在图2的图表中显示出例子。在图2中，加权因子的值被 标绘为相继触发事件或等效地时间的函数。当前时刻被指示为点n。图 表(a)显示在间隔(n-N，n)内具有恒定值的简单加权因子。图表(b) 显示在间隔(n-N，n)内线性增加的加权因子。图表c显示出在间隔 (n-N，j)内线性增加并且在间隔(j，n)内保持恒定的加权因子。因 为这些加权对于之前较长时间出现的R-R间隔是较小的，所以加权的 移动平均提供对病人当前心率的更准确的预测。此外，这些加权(wi’ 而非wi)可以根据检测到的监测事件来确定，例如基于病人的呼吸和/ 或ECG的不规律性，例如心律不齐：
Wi′＝wif(Gi)g(RRi)
其中wi是图2所示的非递减函数之一，f是呼吸门接受(gate acceptance)的函数，而g是R-R间隔的当前持续时间的函数。门接受 的若干替换方式是可能的：最简单的是接受所有的(f＝1，g＝1)。例 如，如果RRi≤A.
加权移动平均计算的还一种实施方式是递归移动平均：
这得到按指数规律衰减到过去(past)的时间加权函数。
另一种替换方案是采用Kalman过滤，以预测下一R-R间隔。 Kalman过滤器是公知的，例如从Trans AMSE，J.Basic Engineering 82 series D(1060)35-45中的“A new approach to linear filtering and prediction problems”中得知。为此，将根据本发明的计算机程序例如 装载到控制单元20和重建单元25中。
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