用于使磁共振成像数据同步于身体运动的方法技术

通过从ＭＲ成像数据本身抽取时序信号，而不是仅仅依赖仅为了时序所获取的附加数据，使ＭＲ图像同步于患者的运动，例如同步于心脏的跳动、肺的呼吸或肢的运动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁共振(MR)成像，且更具体地涉及MR成像数据与患者运动的同步。
技术介绍
使MR图像同步于患者的运动，例如心脏的跳动、肺的呼吸或肢的运动提供给诊断医师具有公知的与所感兴趣的运动，例如与心动周期的阶段对应的图像。这种同步对于电影(cine)和静止MR图像均可以是有用的。为了取得同步，有必要拥有指示身体的阶段或位置的时序信号。例如在心脏成像时时序信号可能指示每个心动周期的开始。用于提供心脏成像中的时序信号的一个技术是将适当的电极连接到患者用于监视患者的ECG，同时MR成像数据被收集。然而，用于MR中的脉冲磁场梯度和磁场可以干扰ECG信号的收集。已经研制出特殊算法来努力克服这些困难。Chia等人，“Performance of QRSDetection for Cardiac Magnetic Resonance Imaging with a NovelVectorcardiographic Triggering Method，”，Journal of MagneticResonance Imaging，12678-688(2000)。Fischer等人，“NovelReal-Time k-Wave Detection Algorithm Based on theVectorcardiogram for Accurate Gated Magnetic ResonanceAcquisitions，”Magnetic Resonance in Medicine，42361-370(1999)。将ECG电极施加于患者、并且建立以获取ECG数据相对复杂且费时。并且对于能维持下去的ECG信号，在成像期间重新定位电极可以变得有必要，并且这典型地要求MR图像采集被停止且患者被从MR单元的孔中取出。使MR图像同步在分段或交错的电影成像中尤其具有价值，其中每个图像的数据源自所感兴趣运动的不同周期。为了使图像具有意义，只有来自不同周期的对应阶段的数据应该被加以组合，因此需要使成像数据与所述运动同步。例如，在分段的心脏电影成像中，每个图像的k-空间(k-space)线可来自在单次呼吸保持期间存在的14个或更多个不同的心动周期。分段或交错的电影成像的同步既可以预期地也可以回顾地实现。当被预期地实现时，响应于源自ECCI电极或作为选择地源自手指脉冲血氧计或被设计成监视与心动周期同步的生理信号的其它设备的时序信号，成像数据的采集开始。数据采集典型地持续一固定的时间间隔，其足够长以覆盖收缩阶段和舒张阶段的开始。然后，典型地存在一静止期间直至下一个时序信号。作为选择地，通过与ECCI基时序信号异步地连续获取成像数据，可以回顾地实现同步，同时每行数据相对于最后触发信号被获取的时间得到记录。采集之后，基于所记录的时序数据，数据被分配给心动周期的适当阶段。在现有技术中已经尝试直接地从MR数据得到时序信息，以为了消除ECG或其它附加的时序测量的需要。但是这些努力一直依赖于收集在产生MR图像时并不被使用的附加MR数据。例如，Spraggins的U.S.专利4,961,426和Spraggins的Wireless Retrospective GatingApplication to Cine CardiacImaging，Magnetic Resonance Imaging，8675-681(1990)讲授获取从中可以得到时序信号的附加“时序片”。以未进行相位编码的回波形式的时序数据与成像数据采集相交错(每隔采集的是时序数据)，并且可以从与正在被成像区域不同的心脏区域(例如其中运动更加可见的区域)获取。Kim等人所著的‘Extraction of Cardiac andRespiratory Motion Cycles by Use of Projection Data and ItsApplication to NMR Imaging，’Magnetic Resonance in Medicine，1325(1990)使用类似的方案，只是附加数据被变换成空间域(Spraggins已经直接地使用频率域数据)以提供表示图像片层到沿着时间数据采集方向被定向的线上的投影信号。另一方案可见于Vasanwala等人的“Prospective MR Signal-Based Cardiac Triggering”，Magnetic Resonance in Medicine，4282-86(1999)，其中特殊的“triggering sequence”被用来获取表示主动脉血速的经速度编码的数据。当发现触发事件时，系统从触发序列转换到成像序列。在呼吸门控领域，被公知为导航器门控或导航器回波的技术从额外的非成像数据得到时序信号。Ehman & Felnilee，“Adaptivetechnique for high-definition MR1 of movingstructures.”Radiology，173255-263(1988)。典型地，垂直于隔膜的投影被获取，同时边缘探测算法被用来确定呼吸周期的位置。
技术实现思路
总体上，在第一方面，本专利技术的特点是通过从MR成像数据抽取时序信号而不是仅仅依赖仅为了时序所获取的附加数据，使MR成像数据与患者的运动(例如心脏的跳动)同步。通过从MR成像数据得到时序信息，优良的图像质量是可能的。例如，在其中图像是基于在一次呼吸保持期间所收集的数据的心脏成像中，在所述呼吸保持期间更多的可用时间可用于收集成像数据。优良的图像质量还可由MR数据与影响它的运动的直接同步，而不是以外部生理信号或在图像生成中未被使用的MR信号形式的一些非直接测量所产生。临床生产力得到增加，因为数据收集时间被缩短，以及因为使患者做好MR研究的准备需要更少的时间(因为没有必要缚上ECG电极)。本专利技术解决了在MR单元的敌对环境中获取ECG信号的问题。无能力获取可靠的ECG信号是失败的心脏MR检查的常见原因。不需要昂贵且复杂的设备(例如ECG监视设备)来产生时序信息。宽范围的身体运动可以被同步，包括随意运动象肌肉收缩或咀嚼、以及非随意运动象呼吸。呼吸运动是胸及腹部MR图象中的假象和差图像质量的主要原因。呼吸运动信息可以直接地从MR数据中抽取并且可以被用来使图像数据与呼吸周期的静止期间同步，从而避免了假象。这允许难以控制其呼吸的患者(例如老年患者、婴儿)在自由呼吸期间使数据得到收集，从而避免为了胸或腹部的MRI对呼吸保持的常见要求。时序信号可以源自胎儿的MR数据，以避免测量胎儿ECG的复杂性，从而使能高时间和空间分辨率的胎儿心脏MR图像的采集，这是迄今为止还一直不可能的事情。本专利技术第一方面的优选实施可结合下述中的一个或更多个可沿着径向或螺旋k-空间轨迹获取成像数据，这样时序信息可从处于或接近原点的被频繁收集到的k-空间点中抽取。取决于抽取的方法，时序信息可从原始的k-空间数据或从被变换成空间域的k-空间中获取。时序信息可基于k-空间的中心点，其被公知为原始数据的回波峰值。它还可基于通过将原始MR数据变换成空间域而计算出的1维投影或2维图像。多于一个投影可被用来允许图像质心的计算。投影可到一k-空间线上，其取向被选择成增本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使ＭＲ成像数据与患者的运动同步的方法，所述方法包括：在所述运动期间从所述患者获取ＭＲ成像数据；从至少一部分所述ＭＲ成像数据中抽取时序信息；时序信息指示所述运动；使用所述时序信息使所述ＭＲ成像数据与所述运动 同步；以及使用被同步的ＭＲ成像数据来产生ＭＲ图像。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：AC拉尔森，RD怀特，OP西莫内蒂，G劳比，
申请(专利权)人：美国西门子医疗解决公司，克里夫兰诊所基金会，
类型：发明
国别省市：US[美国]