用于測量患者的呼吸過程的方法、測量設(shè)備和磁共振裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于在磁共振檢查期間測量患者的呼吸過程的方法、測量設(shè)備和磁共振裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]磁共振成像目前特別地在醫(yī)療領(lǐng)域中使用。在此，患者受到強(qiáng)磁場，即基本磁場或BO場，使得發(fā)生自旋對齊。通過高頻激勵(lì)，所對齊的自旋可被激發(fā)并且此激發(fā)的衰變作為磁共振信號(hào)被測量。使用梯度場以實(shí)現(xiàn)空間分辨。
[0003]在磁共振檢查中，可能的誤差源或偽影的原因是患者的運(yùn)動(dòng)。由于磁共振拍攝要求一定的持續(xù)時(shí)間，所以也重要的是使得患者在整個(gè)磁共振檢查的運(yùn)行時(shí)間上不運(yùn)動(dòng)地平躺。在進(jìn)行腹部/胸部區(qū)域的檢查時(shí)，此假設(shè)不可行，因?yàn)榇臄z的組織由于患者的呼吸總是受到運(yùn)動(dòng)影響。因此，已經(jīng)開發(fā)了不同的方法，以修正被相應(yīng)地測量的關(guān)于患者的呼吸的所記錄的磁共振數(shù)據(jù)。也建議使用患者的呼吸數(shù)據(jù)來觸發(fā)測量。如果記錄了磁共振數(shù)據(jù)和并行的呼吸數(shù)據(jù)，則呼吸數(shù)據(jù)也可以被評估，以事后根據(jù)呼吸階段將磁共振數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(回顧性門控)。
[0004]為獲得描述患者的呼吸過程的呼吸數(shù)據(jù)，在現(xiàn)有技術(shù)中已建議了一些可能性。因此，例如已知執(zhí)行專門的磁共振測量，特別是所謂的導(dǎo)航。在此，通常在對比過渡的區(qū)域內(nèi)、因此在不同的組織之間的邊界中記錄一維的測量，使得根據(jù)移動(dòng)可反推呼吸。通常，在目前的導(dǎo)航中測量橫膈膜的邊界。使用導(dǎo)航的問題是其時(shí)間花費(fèi)，此外通過附加的磁共振測量使得患者受到更高的電磁負(fù)荷，這意味著升高的SAR。但通常總是限制SAR，這可能導(dǎo)致在總檢查的情況下的限制。
[0005]作為替代建議了用于呼吸的附加的測量裝置，特別是呼吸帶和呼吸墊。此測量裝置圍繞患者的腹部或胸部張緊或在前局部線圈和患者的腹部/胸部之間夾緊。為正確地布置和準(zhǔn)備呼吸帶/呼吸墊，要求高的附加的時(shí)間花費(fèi)；此外，除磁共振裝置外必須連同使用外部裝置。
[0006]另外的用于測量在磁共振檢查情況下的患者的呼吸的措施從如下文獻(xiàn)中已知:ISMRM 文摘 “An Alternative Concept of Non-sequence-1nterfering, Contact-free-Respirat1nMonitoring”，Proc.1SMRM 17(2009)753，和 “An Alternative Conceptof Non-Sequence-1nterfering Patient Respirat1n Monitoring，，，Proc.1SMRM16(2008)202。在此建議通過觀察柱形地將患者全身包圍的高頻線圈設(shè)備(body coil (全身線圈)-BC)的反射參數(shù)來檢測呼吸運(yùn)動(dòng)。從在此通過引用合并到此公開內(nèi)的隨后公開的本發(fā)明人的德國專利申請DE 10 2013 212 276.4中已知另外的措施，所示措施致力于觀察前部線圈和磁共振裝置的患者容納部的外罩后方的線圈元件之間的傳送參數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的任務(wù)是給出盡可能簡單地可實(shí)現(xiàn)的、穩(wěn)定的并且可靠的用于在磁共振檢查期間測量患者的呼吸的方法。
[0008]為解決此任務(wù)，根據(jù)本發(fā)明建議了用于在磁共振檢查期間測量患者的呼吸過程的方法，其特征在于，測量布置在患者下方的至少一個(gè)線圈元件的反射特性，并且評估所述反射特性以用于確定描述不同時(shí)刻的呼吸狀態(tài)的呼吸數(shù)據(jù)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的措施因此包括將位置固定的線圈元件在患者后部定位在患者的胸部/腹部區(qū)域內(nèi)。在此，線圈元件盡可能靠近患者布置，特別地距離患者的身體小于10cm，優(yōu)選地小于5cm。如果現(xiàn)在通過此天線發(fā)出發(fā)送信號(hào)并且測量返回的信號(hào)作為測量信號(hào)，則所述返回信號(hào)的特征取決于患者在胸部/腹部區(qū)域內(nèi)的電磁特征，然而所述電磁特征通過呼吸改變。因此，可通過線圈元件的高頻技術(shù)特征的改變反推呼吸運(yùn)動(dòng)。因此為測量利用了電磁效應(yīng)，使得由線圈元件發(fā)出的磁場耦合到人體并且傳播到直至體內(nèi)。如果患者例如吸氣，則肺部擴(kuò)張并且線圈元件的敏感區(qū)域內(nèi)的組織分布改變，使得反射到作為天線工作的線圈元件內(nèi)的信號(hào)也改變。
[0010]測試測量已顯示以此方式可明確地識(shí)別呼吸周期以及出現(xiàn)的呼吸間歇。在此，例如可由線圈元件評估返回的信號(hào)的幅度和/或相位。在此很低的發(fā)送功率已足夠，從而例如可以設(shè)計(jì)為，為測量反射特性使用小于1dBm的線圈元件的發(fā)送功率。例如，可使用-1OdBm或-40dBm。因此，發(fā)送功率明顯地低于一毫瓦，這不導(dǎo)致對于患者的明顯的負(fù)荷并且因此不提供對于SAR的明顯的影響。
[0011]在此強(qiáng)調(diào)的是在此所述的方法敏感地反應(yīng)于組織分布的改變并且不僅反應(yīng)于對于身體在前部方向上的擴(kuò)展。這與反應(yīng)于身體表面距更遙遠(yuǎn)的傳感器的距離改變的方法相反，例如在觀察在前部定位在患者的體表上的線圈和全身線圈的布置在磁共振裝置的患者容納部的外罩后方的線圈元件之間的傳送時(shí)。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法明顯更好地適合于呼吸很微弱的(患病)患者，其胸腔或腹部僅很低地?cái)U(kuò)展。本發(fā)明的布置在后部的線圈元件處在患者所躺的區(qū)域內(nèi)，特別是在患者臺(tái)上所躺的區(qū)域內(nèi)，使得在此因此不出現(xiàn)線圈元件的運(yùn)動(dòng)，但已顯示由于靠近患者而可測量的在呼吸時(shí)的組織分布改變提供了足夠明顯的信號(hào)。
[0012]此外顯示，通過線圈元件在患者后部布置在腹部或胸部區(qū)域內(nèi)的方式降低了通過呼吸運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的干擾，因?yàn)楹粑ㄟ^身體自身的介電特征特別是軀干的介電特征被屏蔽，這在例如布置在患者容納部外罩后方的線圈中并非如此。
[0013]因此，使用在患者后部因此在患者下方靠近患者布置在腹部和/或胸部區(qū)域內(nèi)的線圈元件來用于測量呼吸也提供了特別地相對于隨后公開的具有DE 10 2013 212 276.4的形式的現(xiàn)有技術(shù)的多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。在此，不測量不同的線圈元件之間的傳送，而是將用作天線的線圈元件理解為單門傳感器元件。
[0014]本發(fā)明的特別優(yōu)選的構(gòu)造在此建議使用至少一個(gè)集成在磁共振裝置的患者臺(tái)內(nèi)的線圈元件和/或集成在布置在患者后部的局部線圈內(nèi)的線圈元件作為線圈元件。這具有大的優(yōu)點(diǎn)，即一方面最終強(qiáng)制地產(chǎn)生了與患者的靠近性，另一方面不再需要用于測量呼吸的附加的部件/設(shè)備。線圈元件已集成在患者臺(tái)內(nèi)和/或定位在患者后部即患者下方的局部線圈內(nèi)，這可容易地使用。局部線圈在此可特別地是脊柱局部線圈。在此構(gòu)造中，當(dāng)患者臺(tái)駛?cè)氲交颊呷菁{部內(nèi)或從患者容納部駛出時(shí)，傳感器即線圈元件與患者一起移動(dòng)，因?yàn)閭鞲衅髯陨矶ㄎ辉谝讯ㄎ坏木植烤€圈內(nèi)或患者床的可運(yùn)動(dòng)的部分即患者臺(tái)內(nèi)。由此，在患者在患者容納部外定位之后已可立即記錄呼吸數(shù)據(jù)。使用者可立即檢驗(yàn)患者的呼吸測量是否工作，并且并非當(dāng)患者已處在患者容納部內(nèi)時(shí)才檢驗(yàn)，如在患者容納部內(nèi)的傳感器的情況或如從前部線圈到患者容納部內(nèi)的傳感器的傳送的情況。
[0015]其中線圈元件集成在患者臺(tái)內(nèi)或集成在處在患者下方的局部線圈內(nèi)的此構(gòu)造的另外的優(yōu)點(diǎn)是線圈元件和患者之間的距離總是保持相同，使得反射特性的特征數(shù)據(jù)的值范圍對于不同的患者類型(瘦、肥胖、健壯)僅變化很小，這又與其中使用布置在患者容納部的外罩后方的傳感器/高頻線圈設(shè)備(Body Coil身體線圈)的部分的方法形成對比。
[0016]在根據(jù)本發(fā)明的方法的具體的構(gòu)造中可建議，通過定向耦合器分離和測量在發(fā)送信號(hào)之后返回的信號(hào)。這意味著通過線圈元件發(fā)出發(fā)送信號(hào)，所述發(fā)送信號(hào)作為反射信號(hào)返回耦合在線圈元件內(nèi)并且因此產(chǎn)生返回信號(hào)，所述返回信號(hào)作為測量信號(hào)通過定向耦合器被分離和測量。特別地，因此可提供發(fā)送/接收單元，所述發(fā)送/接收單元可具有用于發(fā)出測量發(fā)送信號(hào)的發(fā)送裝置、用于將返回的信號(hào)分離的定向耦合器和后接于定向耦合器的接收裝置。
[0017]合適地，以返回的信號(hào)的幅度和/或相位的形式評估反射特性。在此，優(yōu)選地觀察返回信號(hào)的幅度的大小。如通過本申請人的實(shí)驗(yàn)已表明，兩個(gè)歷程明顯地示出了呼吸運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選地，可評估幅度和相位，以如需要可執(zhí)行似然性檢查等。
[0018]優(yōu)選地，反射特性的測量在處于用于磁共振成像的頻率范圍之外的頻率下執(zhí)行。在此，頻率具體而言可選在0.1至10000MHz的范圍內(nèi)，因此例如選為20MHz或250MHz。用于反射特性的頻率因此選擇為不干擾磁共振成像。因此，選擇磁共振裝置的接收系統(tǒng)對其不很敏感的頻率。但在此應(yīng)注意到完全可考慮也使用靠近磁共振頻率(拉莫爾頻率)的頻率，特別是當(dāng)線圈元件在實(shí)際的磁共振成像時(shí)也用作接收線圈時(shí)，對此將在下文中再詳細(xì)論述。
[0019]如已提及，用于測量反射特性的頻率可保持為很低，使得例如可建議為測量反射特性使用小于1dBm的線圈元件的發(fā)送功率。因此，不考慮患者的明顯的SAR負(fù)荷。此外，不出現(xiàn)對于相