磁共振光谱学
阅读：806发布：2020-05-11
专利汇可以提供磁共振光谱学专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种磁共振(MR)成像(MRI)系统(101)，其包括用于从被包括在极化 磁场 内的感兴趣对象(103)采集MR 光谱 数据的磁体系统(102)，其中该MRI系统(101)包括多个极面(104)以用于生成极化磁场。所述多个极面(104)提供一个间隙，可以把诸如患者或假人或成像人 体模 型的感兴趣对象(103)引入到该间隙中。该间隙通常大到足以允许在所述磁体(102)的各极面(104)之间执行介入性过程。，下面是磁共振光谱学专利的具体信息内容。
1.一种磁共振成像系统(101)，包括：
-用于从被包括在极化磁场内的感兴趣对象(103)采集磁共振光 谱数据的磁体系统(102)，其中该磁共振成像系统(101)包括多个 极面(104)以用于生成该极化磁场。
2.如权利要求1所述的系统，还包括指示器(206，207)，所述 指示器指示用于采集磁共振光谱数据的区域，所述区域被包括在所述 极化磁场内。
3.如权利要求1或2所述的系统，还包括定位器(309，409，411)， 所述定位器用于把所述感兴趣对象(103)的至少一部分(310，410， 412)定位在所述区域内，以便采集磁共振光谱数据。
4.一种采集磁共振光谱数据的方法，该方法包括：
-生成极化磁场；以及
-从被包括在该极化磁场内的感兴趣对象(103)采集磁共振光谱 数据；
其中，该极化磁场是在磁共振成像系统(101)的多个极面(104) 之间生成的。
5.如权利要求4所述的方法，该方法还包括：指示用于采集磁共 振光谱数据的区域，所述区域被包括在所述极化磁场内。
6.如权利要求4或5所述的方法，该方法还包括：把所述感兴趣对 象(103)的至少一部分(309，409，411)定位在用于采集所述磁共 振光谱数据的区域内。
7.一种将由包括处理单元(720)和存储器(721)的计算机装置 (701)加载的计算机程序产品，该计算机程序产品包括用于从磁共振 成像系统(101)采集磁共振光谱数据的指令，并且在被加载之后，该 计算机程序产品使得磁共振成像系统(101)能够实施以下任务：
-生成极化磁场；以及
-从被包括在该极化磁场内的感兴趣对象(103)采集磁共振光谱 数据；
其中，该极化磁场是在该磁共振成像系统(101)的多个极面(104) 之间生成的。
技术领域
本发明涉及一种磁共振(MR)成像系统，其包括用于从被包括在 极化磁场内的感兴趣对象采集MR光谱数据的磁体系统。
本发明还涉及一种采集MR光谱数据的方法，该方法包括以下步骤： 生成极化磁场；以及从被包括在该极化磁场内的感兴趣对象采集MR光 谱数据。
本发明还涉及一种将由包括处理单元和存储器的计算机装置加载 的计算机程序产品，该计算机程序产品包括用于从MRI系统采集MR光 谱数据的指令，在被加载之后，该计算机程序产品使得该MRI系统能 够实施所述方法。
背景技术
磁体系统可以被宽泛地归类为“孔类型”和“间隙类型”的系统， 其也分别被称作“圆柱”和“开放”系统。在孔类型系统中，螺管式 磁体沿着其自身的纵轴以及所述系统的圆柱孔的公共纵轴生成极化磁 场B0。在间隙类型系统中，该B0场是在一对磁极面之间的开放区域内 生成的。在任一种情况下，该B0场的方向都被共同标记为z轴。该极 化磁场B0使得被放置在该场内的对象的核磁自旋系统极化。为了生成 MR信号，首先通过垂至于z轴施加MR激发信号或射频(RF)磁场B1 来激发极化后的自旋系统。该RF激发脉冲倾斜所述磁化从而不再与z 轴对准，并且导致其宏观磁矩矢量围绕z轴进动(precess)。所述进 动磁矩又在垂至于z轴放置的拾取器或接收器线圈中生成RF MR信号。
为了生成MR图像，典型地沿着x、y和z轴方向施加梯度脉冲， 以便沿着三个空间维度定位所述自旋，并且在存在一个或多个读出梯 度脉冲的情况下采集MR信号。随后利用已知的后处理技术生成描绘特 定原子核在所述对象的感兴趣区域内的空间分布的图像。一般来说， 对氢原子核(1H)进行成像，但是还可以使用其他MR可检测的原子核 来生成图像。
在MR光谱学的情况下，在不存在读出梯度脉冲的情况下采集MR 信号，但是可以在信号采集之前使用其他梯度脉冲来准备所述自旋。 所采集的MR信号被处理，并且通常按照光谱的形式被显示，所述光谱 包含基于不同MR可检测的原子核的共振频率差的信息。在实践中，采 集来自在略微不同的共振频率下共振的单一核素或元素的MR可检测的 原子核的不同信号，以便生成所述光谱。所述微小的共振频率差来自 存在于不同化学环境中的原子核。以百万分率(ppm)为单位来测量所 述频率差，这是因为与在几百万赫兹(Hz)的速率下进动的MR信号相 比，该频率差约为几赫兹Hz。
为了能够描绘相隔几ppm出现的各个MR信号，MR光谱系统受益于 更高的磁场强度。这种系统还对于所述B0场的均匀性施加了更为严格 的要求。与间隙类型的系统相比，孔类型磁体通常具有更高的场强度 和更好的磁场均匀性。因此，在现有技术中，对于把间隙类型系统用 于MR光谱学存有偏见。此外，对于把极化场强度小于1.5T的MR成像 系统用于MR光谱学也存有偏见。
可以在Melissa Minkin的标题为“Open vs.Closed MRI：Options for Brain Tumor Patients(开放对封闭MRI：脑瘤患者的选项)” (“Search”杂志，第47期，2001年春)的文章中可以找到对于把间 隙类型磁体系统以及低场和中场MRI系统用于MR光谱学的偏见，其中 声明：“...开放MRI仍然缺乏执行诸如功能性MRI检查之类的高级技 术的能力”。下一段继续道：“磁共振光谱学(MRS)是为高场系统保 留的另一种技术”。
关于所述偏见的附加证据可以在以下出版物中找到：Susil RC、M énard_C等人的“Transrectal Prostate Biopsy and Fiducial Marker Placement in a Standard 1.5T MRI Scanner(经直肠前列腺活组织 检查以及标准1.5T MRI扫描器中的基准标记的放置)”，Journal of Radiology 2004(回顾)。该文献声明：“前面已经针对低场强度(例 如0.2或0.5T)开放扫描器体系结构做了工作(6-8)。虽然这些系统 更易于患者使用，但是它们并没有产生最高质量的MR图像，其用于功 能性或光谱成像的潜力有限，并且不那么普遍可以获得”。
2001年6月的NHSScotland Property&Environment Forum的 “The Scottish Health Guidance Note on Magnetic Resonance Imaging”声明：“高场MRI系统也可能执行磁共振光谱学，其提供关 于细胞新陈代谢的活体内生物化学信息”。在该文献中，后面把“高 场”定义为“1.5T或更高”。
在EP 085240A1中公开了关于要求高场强度(明确定义为1.5T或 更高)以用于MR光谱学的偏见的进一步的证据。
EP 085240A1描述了主场磁体的一个实施例，该主场磁体具有大的 透明材料段以及低的主磁场强度，其中，该主场磁体与一个小磁体相 组合，该小磁体能够生成高磁场。该小磁体具有使其可移动的装置， 从而可以在该大磁体外部的无效位置与该大磁体内部的有效位置之间 运送该小磁体。该主场磁体被用于介入性MR成像，而该小磁体则被用 于MR光谱学。
现有技术的一个问题在于，所述能够进行MR光谱学的小磁体不够 大，因此不足以促进在该磁体内部执行介入性过程。
为了生成MR图像，典型地沿着x、y和z轴方向施加梯度脉冲， 以便沿着三个空间维度定位所述自旋，并且在存在一个或多个读出梯 度脉冲的情况下采集MR信号。随后利用已知的后处理技术生成描绘特 定原子核在所述对象的感兴趣区域内的空间分布的图像。一般来说， 对氢原子核(1H)进行成像，但是还可以使用其他MR可检测的原子核 来生成图像。
在MR光谱学的情况下，在不存在读出梯度脉冲的情况下采集MR 信号，但是可以在信号采集之前使用其他梯度脉冲来准备所述自旋。 所采集的MR信号被处理，并且通常按照光谱的形式被显示，所述光谱 包含基于不同MR可检测的原子核的共振频率差的信息。在实践中，采 集来自在略微不同的共振频率下共振的单一核素或元素的MR可检测的 原子核的不同信号，以便生成所述光谱。所述微小的共振频率差来自 存在于不同化学环境中的原子核。以百万分率(ppm)为单位来测量所 述频率差，这是因为与在几百万赫兹(Hz)的速率下进动的MR信号相 比，该频率差约为几赫兹Hz。
为了能够描绘相隔几ppm出现的各个MR信号，MR光谱系统受益于 更高的磁场强度。这种系统还对于所述B0场的均匀性施加了更为严格 的要求。与间隙类型的系统相比，孔类型磁体通常具有更高的场强度 和更好的磁场均匀性。因此，在现有技术中，对于把间隙类型系统用 于MR光谱学存有偏见。此外，对于把极化场强度小于1.5T的MR成像 系统用于MR光谱学也存有偏见。
可以在Melissa Minkin的标题为“Open vs.Closed MRI：Options for Brain Tumor Patients(开放对封闭MRI：脑瘤患者的选项)” (“Search”杂志，第47期，2001年春)的文章中可以找到对于把间 隙类型磁体系统以及低场和中场MRI系统用于MR光谱学的偏见，其中 声明：“...开放MRI仍然缺乏执行诸如功能性MRI检查之类的高级技 术的能力”。下一段继续道：“磁共振光谱学(MRS)是为高场系统保 留的另一种技术”。
关于所述偏见的附加证据可以在以下出版物中找到：Susil RC、M énard_C等人的“Transrectal Prostate Biopsy and Fiducial Marker Placement in a Standard 1.5T MRI Scanner(经直肠前列腺活组织 检查以及标准1.5T MRI扫描器中的基准标记的放置)”，Journal of Radiology 2004(回顾)。该文献声明：“前面已经针对低场强度(例 如0.2或0.5T)开放扫描器体系结构做了工作(6-8)。虽然这些系统 更易于患者使用，但是它们并没有产生最高质量的MR图像，其用于功 能性或光谱成像的潜力有限，并且不那么普遍可以获得”。
2001年6月的NHSScotland Property&Environment Forum的 “The Scottish Health Guidance Note on Magnetic Resonance Imaging”声明：“高场MRI系统也可能执行磁共振光谱学，其提供关 于细胞新陈代谢的活体内生物化学信息”。在该文献中，后面把“高 场”定义为“1.5T或更高”。
在EP 085240A1中公开了关于要求高场强度(明确定义为1.5T或 更高)以用于MR光谱学的偏见的进一步的证据。
EP 085240A1描述了主场磁体的一个实施例，该主场磁体具有大的 透明材料段以及低的主磁场强度，其中，该主场磁体与一个小磁体相 组合，该小磁体能够生成高磁场。该小磁体具有使其可移动的装置， 从而可以在该大磁体外部的无效位置与该大磁体内部的有效位置之间 运送该小磁体。该主场磁体被用于介入性MR成像，而该小磁体则被用 于MR光谱学。
现有技术的一个问题在于，所述能够进行MR光谱学的小磁体不够 大，因此不足以促进在该磁体内部执行介入性过程。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种MRI系统，其能够执行MR光 谱学并且允许在该MRI系统内部执行介入性过程。
该目的由一种如开头段落中所述的MRI系统实现，其中，该MRI 系统包括多个极面以用于生成极化磁场。所述多个极面提供一个间隙， 例如患者或假人或成像人体模型之类的感兴趣对象可以被引入到该间 隙中。该间隙通常大到足以允许在所述磁体的各极面之间执行介入性 过程。
下面将根据在从属权利要求中限定的优选实施例来阐述本发明的 这些和其他方面。
由于与MRI相比对于MR光谱学的磁场均匀性要求更为严格，因此 所述MRI系统的一个优选实施例包括指示器，其用于指示用来采集MR 光谱数据的区域。该区域在下文中将被称作光谱体积。所述指示器例 如可以是光学装置(比如一组激光束)或机械装置(比如患者台上的 物理标记)等等。
另一个优选实施例包括被放置在磁体系统内的定位器，其用来在 所述光谱体积内定位感兴趣对象，比如患者身体的所选部分、成像人 体模型、动物或假人。该定位器优选地是用来使得感兴趣对象固定不 动的约束设备。该定位器或者可以是这样一种设备，其允许移动所述 感兴趣对象(例如颈部、膝盖、肘部或身体的其他部位)或者允许围 绕该感兴趣对象移动，同时仍然把该感兴趣对象保持在所述光谱体积 内。该定位器可替换地可以是阻力设备，其允许对感兴趣对象进行负 载或应力研究。
本发明的另一个目的是提供一种从MRI系统采集MR光谱数据的方 法，其允许在该MRI系统内执行介入性过程。
该目的由一种如开头段落中所述的方法实现，其中在所述MRI系 统的多个极面之间生成所述极化磁场。
在从属权利要求5和6中限定了所述方法的其他实施例。
本发明的另一个目的是提供一种将由计算机装置加载的计算机程 序产品，该计算机程序产品包括用于从MRI系统采集MR光谱数据的指 令，其允许在该MRI系统内执行介入性过程。
该目的由一种如开头段落中所述的计算机程序产品实现，其中在 所述MRI系统的多个极面之间生成极化磁场。
附图说明
下面将通过举例的方式参照附图并根据后面的实施例详细描述本 发明的这些和其他方面。
图1是根据本发明的设置的方框图，其中一个间隙类型的MRI系 统被设置成从被包括在该MRI系统内的感兴趣对象采集MR光谱数据；
图2示意性地示出了本发明的一个优选实施例，其中不同的指示 器指示被包括在所述MRI系统内的光谱体积的边界；
图3示意性地示出了本发明的一个优选实施例，其中一个定位器 被用来在被包括在所述MRI系统内的光谱体积中定位感兴趣对象的至 少一部分；
图4示意性地示出了本发明的一个优选实施例，其中多个定位器 被用来在被包括在所述MRI系统内的光谱体积中定位多个感兴趣对象；
图5示意性地示出了从感兴趣对象采集MR光谱数据的方法的一个 优选实施例，该感兴趣对象被包括在间隙类型的MRI系统的极化磁场 中；
图6示意性地示出了从感兴趣对象的多个区域采集MR光谱数据的 方法的一个优选实施例，该感兴趣对象被包括在间隙类型的MRI系统 的极化磁场中；以及
图7示意性地示出了根据本发明的计算机程序产品的一个优选实 施例。
应当注意到，在各图中使用的相应的附图标记表示这些图中的相 应结构。
该目的由一种如开头段落中所述的MRI系统实现，其中，该MRI 系统包括多个极面以用于生成极化磁场。所述多个极面提供一个间隙， 例如患者或假人或成像人体模型之类的感兴趣对象可以被引入到该间 隙中。该间隙通常大到足以允许在所述磁体的各极面之间执行介入性 过程。
下面将根据在从属权利要求中限定的优选实施例来阐述本发明的 这些和其他方面。
由于与MRI相比对于MR光谱学的磁场均匀性要求更为严格，因此 所述MRI系统的一个优选实施例包括指示器，其用于指示用来采集MR 光谱数据的区域。该区域在下文中将被称作光谱体积。所述指示器例 如可以是光学装置(比如一组激光束)或机械装置(比如患者台上的 物理标记)等等。
另一个优选实施例包括被放置在磁体系统内的定位器，其用来在 所述光谱体积内定位感兴趣对象，比如患者身体的所选部分、成像人 体模型、动物或假人。该定位器优选地是用来使得感兴趣对象固定不 动的约束设备。该定位器或者可以是这样一种设备，其允许移动所述 感兴趣对象(例如颈部、膝盖、肘部或身体的其他部位)或者允许围 绕该感兴趣对象移动，同时仍然把该感兴趣对象保持在所述光谱体积 内。该定位器可替换地可以是阻力设备，其允许对感兴趣对象进行负 载或应力研究。
本发明的另一个目的是提供一种从MRI系统采集MR光谱数据的方 法，其允许在该MRI系统内执行介入性过程。
该目的由一种如开头段落中所述的方法实现，其中在所述MRI系 统的多个极面之间生成所述极化磁场。
在从属权利要求5和6中限定了所述方法的其他实施例。
本发明的另一个目的是提供一种将由计算机装置加载的计算机程 序产品，该计算机程序产品包括用于从MRI系统采集MR光谱数据的指 令，其允许在该MRI系统内执行介入性过程。
该目的由一种如开头段落中所述的计算机程序产品实现，其中在 所述MRI系统的多个极面之间生成极化磁场。
附图说明
下面将通过举例的方式参照附图并根据后面的实施例详细描述本 发明的这些和其他方面。
图1是根据本发明的设置的方框图，其中一个间隙类型的MRI系 统被设置成从被包括在该MRI系统内的感兴趣对象采集MR光谱数据；
图2示意性地示出了本发明的一个优选实施例，其中不同的指示 器指示被包括在所述MRI系统内的光谱体积的边界；
图3示意性地示出了本发明的一个优选实施例，其中一个定位器 被用来在被包括在所述MRI系统内的光谱体积中定位感兴趣对象的至 少一部分；
图4示意性地示出了本发明的一个优选实施例，其中多个定位器 被用来在被包括在所述MRI系统内的光谱体积中定位多个感兴趣对象；
图5示意性地示出了从感兴趣对象采集MR光谱数据的方法的一个 优选实施例，该感兴趣对象被包括在间隙类型的MRI系统的极化磁场 中；
图6示意性地示出了从感兴趣对象的多个区域采集MR光谱数据的 方法的一个优选实施例，该感兴趣对象被包括在间隙类型的MRI系统 的极化磁场中；以及
图7示意性地示出了根据本发明的计算机程序产品的一个优选实 施例。
应当注意到，在各图中使用的相应的附图标记表示这些图中的相 应结构。
具体实施方式
图1是根据本发明的设置的方框图。该图示出了间隙类型的MRI 系统101，其也被称作开放MRI系统，其包括磁体102。该磁体102优 选地具有两个极面104，在所述极面之间有一个气隙，感兴趣对象103 可以被引入到该气隙中。该MRI系统还包括连接到梯度驱动器单元115 的多个梯度线圈114。该MRI系统101还包括连接到RF线圈驱动器单 元116的发射和接收RF线圈113。控制单元117控制重建单元118、 显示单元119、梯度驱动器单元115和RF线圈驱动器单元116的操作。
所述极面104在所述气隙中生成例如1.0T的静态磁场强度。所述 感兴趣对象103例如是人或动物或成像人体模型，其被放置在该气隙 中。为了实现MR成像，响应于由所述梯度驱动器单元115施加的电流， 由所述多个梯度系统114生成被叠加在所述静态磁场上的时间上可变 的磁场梯度。所述控制单元117控制流经所述梯度线圈的电流的特性， 特别是其强度、持续时间和方向。所述RF线圈113在该感兴趣对象103 内生成RF激发脉冲，并且接收由该感兴趣对象103响应于所述RF激 发脉冲所生成的MR信号。对于MR光谱学，自由感应衰减(FID)信号 通常由该RF线圈113接收，而对于MR成像，则通常接收梯度召回的 回波或自旋回波。所述RF线圈驱动器单元116把电流提供给该RF线 圈113以便发射所述RF激发脉冲，并且放大由该RF线圈113接收到 的MR信号。所发射的RF激发脉冲的特性(特别是其强度和持续时间) 由所述控制单元117控制。应当注意到，虽然在该实施例中把所述发 射和接收线圈显示为一个单元，但是还有可能对于发射和接收分别具 有单独的线圈。还有可能对于发射或接收或全部二者具有多个RF线圈 113。所述RF线圈113可以被集成到所述磁体102中，或者可以是单 独的表面线圈。所接收的信号由所述重建单元118重建，并且被显示 在所述显示单元119上。FID信号通常被该重建单元118傅立叶变换到 一维中并且被显示为光谱，而回波则被傅立叶变换到二维中并且被显 示为二维图像。
所述间隙类型的系统的一个优点在于，由于在数据采集期间，某 人可以靠近诸如患者的感兴趣对象以给患者安全感，从而提高了患者 的舒适程度。这在研究儿科患者时是特别有利的。
图2示出了本发明的一个有利实施例，其中提供了指示器以指示 所述光谱体积的边界。该指示器可以是光学系统206，其例如包括多个 激光束。可替换地，所述指示器可以是传送系统208上的机械标记或 记号207，该传送系统例如可以是患者台。所述指示器206、207还可 以被定位在所述MRI系统的其他部件上，比如连接所述两个磁体102 的典型的C形臂(未示出)。可替换地，所述指示器可以是一个单独 的单元的一部分，其可以被可拆卸地附着到该MRI系统。通过把多个 指示器适当地分布在三维空间中，例如一个指示器被设置成指示x-y 平面中的边界，第二个指示器被设置成指示x-z平面中的边界，有可 能在所有三个空间维度中划定所述光谱体积的边界。
已经知道，与MR成像相比，MR光谱学要求更为均匀的磁场。例如， MR成像典型地要求在大约50cm3的体积内的具有大约10ppm的峰峰均 匀性的磁场。虽然MR光谱学可以处在较小的体积内，但是其典型地要 求小于1ppm的峰峰均匀性。用于光谱学或成像的该最佳均匀性的体积 被称作对应于该特定应用的“甜点(sweet spot)”。已经知道，在 远离该甜点时，磁场均匀性恶化。因此，所述指示器206、207指示所 述光谱体积的极限或者对应于光谱学的“甜点”。这种指示器对于操 作员来说是有用的，比如在开始数据采集之前确认感兴趣区域被包含 在所述光谱体积内。
所述指示器206、207还是可移动的，并且把其当前位置的反馈提 供给所述MRI系统101，从而使得系统软件可以在所述感兴趣对象103 的感兴趣区域超出所述光谱体积时对操作员提出警告。当操作员利用 可用的界标或参考设施把该感兴趣区域定位在所述磁体102内时，可 以把所述光学、机械或其他指示器206、207移动到将从中采集MR光 谱数据的该感兴趣区域的极限。如果由指示器206、207指定的所期望 的感兴趣区域的极限落在所述光谱体积的外部，则系统软件可以警告 操作员来调节该感兴趣区域。可替换地，所述软件可以控制患者台208， 从而使得在从所述区域采集MR光谱数据之前把超出所述光谱体积的所 述区域自动带到该光谱体积内。
图3示出了本发明的另一个有利实施例，其中，定位器309被用 来把感兴趣对象的至少一部分(在本例中是膝盖310)定位在所述光谱 体积内。这种定位器309可以是一组绑带，其把所述感兴趣区域固定 不动并且将其约束在该光谱体积内。可替换地，该定位器309可以是 允许该感兴趣区域移动同时仍然将其约束在该光谱体积内的设备。例 如，其允许四肢运动，例如弯曲手臂、腿、肩膀、髋部等等，以便在 不同的位置处对其进行成像。此外，该定位器还允许对象在被定位在 所述磁体内部时进行各种锻炼。在所述锻炼之前、期间或之后收集MR 光谱数据，以便研究所述锻炼对各种新陈代谢的影响。
图4示出了另一个有利实施例，其中，多个定位器409、411被用 来约束多个感兴趣区域410、412。所述MRI系统可以被编程来从各个 感兴趣对象410、412自动收集MR光谱数据。例如，如果两个定位器 409、411被用来定位患者的两个膝盖410、412，则所述MRI系统可以 被编程来首先从一个膝盖410收集MR光谱数据，随后偏移所述患者台 直到第二定位器411(从而是第二膝盖412)处在所述光谱体积内，并 且随后从第二膝盖412收集MR光谱数据。所述间隙类型的磁体系统的 一个优点在于，除了在普通的MRI系统中可能进行的轴向移动之外或 者与之相组合，还可以侧向地移动所述患者台。因此，有利的是在间 隙类型的磁体系统上实施与介入性过程相组合的MR光谱研究，特别在 研究侧向分离的感兴趣区域时尤其如此，比如患者的两个膝盖或两个 肩膀。
图5示出了本发明的方法的一个有利实施例，其中，该方法包括： 步骤521，其中在MRI系统的多个极面之间生成极化磁场；步骤522， 其中把所述感兴趣对象定位在该极化磁场内；步骤523，其中调节该感 兴趣区域的位置，以将其包括在所述光谱体积内；步骤524，其中检查 该感兴趣区域是否被包括在该光谱体积内；以及步骤525，其中从该感 兴趣区域采集MR光谱数据。如果需要的话，重复步骤523和524，直 到该感兴趣区域被包括在所述光谱体积内。
图6示出了本发明的用于从多个感兴趣区域收集光谱数据的方法 的一个有利实施例，该方法包括：步骤621，其中在MRI系统的多个极 面之间生成极化磁场；步骤622，其中把感兴趣对象的多个感兴趣区域 放置在多个定位器中；步骤623，其中把包括感兴趣区域的定位器定位 在该极化磁场内；步骤624，其中调节包括该感兴趣区域的该定位器的 位置，从而使得该感兴趣区域被包括在所述光谱体积内；步骤625，其 中检查该感兴趣区域是否被包括在该光谱体积内；以及步骤626，其中 从该感兴趣区域采集MR光谱数据。用步骤627来继续该方法，在该步 骤中，检查是否还要扫描附加的感兴趣区域。如果确定还需要扫描附 加的感兴趣区域，则重复步骤624和625，直到包括后续感兴趣区域的 后续定位器被包括在所述光谱体积内。重复步骤626，其中从下一个感 兴趣区域采集光谱数据。当步骤627的结果表明不再有待扫描的感兴 趣区域时，终止该方法。
图7示出了将由包括计算机处理单元720和存储器单元721的计 算机装置701加载的计算机程序产品的一个实施例。该计算机处理单 元720生成指令并且将其输入到控制单元117，以便使得MRI系统101 能够执行以下操作：在该MRI系统101的多个极面104之间生成极化 磁场；生成被叠加在该极化磁场上的时间上可变的梯度磁场；在被包 括在该极化磁场内的感兴趣对象103内生成RF激发脉冲；从被包括在 该极化磁场内的感兴趣对象103采集MR光谱或MR成像数据；在所述 重建单元118上重建所采集的MR光谱或MR成像数据；以及在所述显 示单元119上显示所重建的数据。
本发明的方法的所述各实施例的顺序并不是强制性的。在不背离 本发明的预定概念的情况下，本领域技术人员可以改变各步骤的顺序 或者利用线程模型、多处理器系统或多个过程来同时执行各步骤。
应当注意到，上述实施例说明而不是限制本发明，并且在不背离 所附权利要求书的范围的情况下，本领域技术人员将能够设计出许多 替换实施例。在权利要求书中，置于括号间的任何附图标记不应被解 释为限制该权利要求。“包括”一词不排除存在权利要求中所列出的 元件或步骤之外的其他元件或步骤。元件之前的“一个”不排除存在 多个这种元件。本发明可以通过包括几个不同元件的硬件来实现，或 者通过适当编程的计算机来实现。在列举几个装置的系统权利要求中， 可以用同一项计算机可读软件或硬件来具体实现这些装置当中的几 个。在互不相同的几个从属权利要求中阐述某些措施并不表示不能使 用这些措施的组合来获益。
还应当注意到，在本申请中使用的术语“MRI系统”并不限于MR 成像系统，而是还覆盖一般的MR系统。
所述极面104在所述气隙中生成例如1.0T的静态磁场强度。所述 感兴趣对象103例如是人或动物或成像人体模型，其被放置在该气隙 中。为了实现MR成像，响应于由所述梯度驱动器单元115施加的电流， 由所述多个梯度系统114生成被叠加在所述静态磁场上的时间上可变 的磁场梯度。所述控制单元117控制流经所述梯度线圈的电流的特性， 特别是其强度、持续时间和方向。所述RF线圈113在该感兴趣对象103 内生成RF激发脉冲，并且接收由该感兴趣对象103响应于所述RF激 发脉冲所生成的MR信号。对于MR光谱学，自由感应衰减(FID)信号 通常由该RF线圈113接收，而对于MR成像，则通常接收梯度召回的 回波或自旋回波。所述RF线圈驱动器单元116把电流提供给该RF线 圈113以便发射所述RF激发脉冲，并且放大由该RF线圈113接收到 的MR信号。所发射的RF激发脉冲的特性(特别是其强度和持续时间) 由所述控制单元117控制。应当注意到，虽然在该实施例中把所述发 射和接收线圈显示为一个单元，但是还有可能对于发射和接收分别具 有单独的线圈。还有可能对于发射或接收或全部二者具有多个RF线圈 113。所述RF线圈113可以被集成到所述磁体102中，或者可以是单 独的表面线圈。所接收的信号由所述重建单元118重建，并且被显示 在所述显示单元119上。FID信号通常被该重建单元118傅立叶变换到 一维中并且被显示为光谱，而回波则被傅立叶变换到二维中并且被显 示为二维图像。
所述间隙类型的系统的一个优点在于，由于在数据采集期间，某 人可以靠近诸如患者的感兴趣对象以给患者安全感，从而提高了患者 的舒适程度。这在研究儿科患者时是特别有利的。
图2示出了本发明的一个有利实施例，其中提供了指示器以指示 所述光谱体积的边界。该指示器可以是光学系统206，其例如包括多个 激光束。可替换地，所述指示器可以是传送系统208上的机械标记或 记号207，该传送系统例如可以是患者台。所述指示器206、207还可 以被定位在所述MRI系统的其他部件上，比如连接所述两个磁体102 的典型的C形臂(未示出)。可替换地，所述指示器可以是一个单独 的单元的一部分，其可以被可拆卸地附着到该MRI系统。通过把多个 指示器适当地分布在三维空间中，例如一个指示器被设置成指示x-y 平面中的边界，第二个指示器被设置成指示x-z平面中的边界，有可 能在所有三个空间维度中划定所述光谱体积的边界。
已经知道，与MR成像相比，MR光谱学要求更为均匀的磁场。例如， MR成像典型地要求在大约50cm3的体积内的具有大约10ppm的峰峰均 匀性的磁场。虽然MR光谱学可以处在较小的体积内，但是其典型地要 求小于1ppm的峰峰均匀性。用于光谱学或成像的该最佳均匀性的体积 被称作对应于该特定应用的“甜点(sweet spot)”。已经知道，在 远离该甜点时，磁场均匀性恶化。因此，所述指示器206、207指示所 述光谱体积的极限或者对应于光谱学的“甜点”。这种指示器对于操 作员来说是有用的，比如在开始数据采集之前确认感兴趣区域被包含 在所述光谱体积内。
所述指示器206、207还是可移动的，并且把其当前位置的反馈提 供给所述MRI系统101，从而使得系统软件可以在所述感兴趣对象103 的感兴趣区域超出所述光谱体积时对操作员提出警告。当操作员利用 可用的界标或参考设施把该感兴趣区域定位在所述磁体102内时，可 以把所述光学、机械或其他指示器206、207移动到将从中采集MR光 谱数据的该感兴趣区域的极限。如果由指示器206、207指定的所期望 的感兴趣区域的极限落在所述光谱体积的外部，则系统软件可以警告 操作员来调节该感兴趣区域。可替换地，所述软件可以控制患者台208， 从而使得在从所述区域采集MR光谱数据之前把超出所述光谱体积的所 述区域自动带到该光谱体积内。
图3示出了本发明的另一个有利实施例，其中，定位器309被用 来把感兴趣对象的至少一部分(在本例中是膝盖310)定位在所述光谱 体积内。这种定位器309可以是一组绑带，其把所述感兴趣区域固定 不动并且将其约束在该光谱体积内。可替换地，该定位器309可以是 允许该感兴趣区域移动同时仍然将其约束在该光谱体积内的设备。例 如，其允许四肢运动，例如弯曲手臂、腿、肩膀、髋部等等，以便在 不同的位置处对其进行成像。此外，该定位器还允许对象在被定位在 所述磁体内部时进行各种锻炼。在所述锻炼之前、期间或之后收集MR 光谱数据，以便研究所述锻炼对各种新陈代谢的影响。
图4示出了另一个有利实施例，其中，多个定位器409、411被用 来约束多个感兴趣区域410、412。所述MRI系统可以被编程来从各个 感兴趣对象410、412自动收集MR光谱数据。例如，如果两个定位器 409、411被用来定位患者的两个膝盖410、412，则所述MRI系统可以 被编程来首先从一个膝盖410收集MR光谱数据，随后偏移所述患者台 直到第二定位器411(从而是第二膝盖412)处在所述光谱体积内，并 且随后从第二膝盖412收集MR光谱数据。所述间隙类型的磁体系统的 一个优点在于，除了在普通的MRI系统中可能进行的轴向移动之外或 者与之相组合，还可以侧向地移动所述患者台。因此，有利的是在间 隙类型的磁体系统上实施与介入性过程相组合的MR光谱研究，特别在 研究侧向分离的感兴趣区域时尤其如此，比如患者的两个膝盖或两个 肩膀。
图5示出了本发明的方法的一个有利实施例，其中，该方法包括： 步骤521，其中在MRI系统的多个极面之间生成极化磁场；步骤522， 其中把所述感兴趣对象定位在该极化磁场内；步骤523，其中调节该感 兴趣区域的位置，以将其包括在所述光谱体积内；步骤524，其中检查 该感兴趣区域是否被包括在该光谱体积内；以及步骤525，其中从该感 兴趣区域采集MR光谱数据。如果需要的话，重复步骤523和524，直 到该感兴趣区域被包括在所述光谱体积内。
图6示出了本发明的用于从多个感兴趣区域收集光谱数据的方法 的一个有利实施例，该方法包括：步骤621，其中在MRI系统的多个极 面之间生成极化磁场；步骤622，其中把感兴趣对象的多个感兴趣区域 放置在多个定位器中；步骤623，其中把包括感兴趣区域的定位器定位 在该极化磁场内；步骤624，其中调节包括该感兴趣区域的该定位器的 位置，从而使得该感兴趣区域被包括在所述光谱体积内；步骤625，其 中检查该感兴趣区域是否被包括在该光谱体积内；以及步骤626，其中 从该感兴趣区域采集MR光谱数据。用步骤627来继续该方法，在该步 骤中，检查是否还要扫描附加的感兴趣区域。如果确定还需要扫描附 加的感兴趣区域，则重复步骤624和625，直到包括后续感兴趣区域的 后续定位器被包括在所述光谱体积内。重复步骤626，其中从下一个感 兴趣区域采集光谱数据。当步骤627的结果表明不再有待扫描的感兴 趣区域时，终止该方法。
图7示出了将由包括计算机处理单元720和存储器单元721的计 算机装置701加载的计算机程序产品的一个实施例。该计算机处理单 元720生成指令并且将其输入到控制单元117，以便使得MRI系统101 能够执行以下操作：在该MRI系统101的多个极面104之间生成极化 磁场；生成被叠加在该极化磁场上的时间上可变的梯度磁场；在被包 括在该极化磁场内的感兴趣对象103内生成RF激发脉冲；从被包括在 该极化磁场内的感兴趣对象103采集MR光谱或MR成像数据；在所述 重建单元118上重建所采集的MR光谱或MR成像数据；以及在所述显 示单元119上显示所重建的数据。
本发明的方法的所述各实施例的顺序并不是强制性的。在不背离 本发明的预定概念的情况下，本领域技术人员可以改变各步骤的顺序 或者利用线程模型、多处理器系统或多个过程来同时执行各步骤。
应当注意到，上述实施例说明而不是限制本发明，并且在不背离 所附权利要求书的范围的情况下，本领域技术人员将能够设计出许多 替换实施例。在权利要求书中，置于括号间的任何附图标记不应被解 释为限制该权利要求。“包括”一词不排除存在权利要求中所列出的 元件或步骤之外的其他元件或步骤。元件之前的“一个”不排除存在 多个这种元件。本发明可以通过包括几个不同元件的硬件来实现，或 者通过适当编程的计算机来实现。在列举几个装置的系统权利要求中， 可以用同一项计算机可读软件或硬件来具体实现这些装置当中的几 个。在互不相同的几个从属权利要求中阐述某些措施并不表示不能使 用这些措施的组合来获益。
还应当注意到，在本申请中使用的术语“MRI系统”并不限于MR 成像系统，而是还覆盖一般的MR系统。
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