具有運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)包括用于采集成像數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)采集模塊以及用于采集運(yùn)動(dòng)信息的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊。重建模塊從所述成像數(shù)據(jù)來重建圖像數(shù)據(jù)集并且使用所述運(yùn)動(dòng)信息來校正運(yùn)動(dòng)。所述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊配置有用于提供表示所述光子纖維的空間形狀的光子輸出的形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)，以及用于基于所述光子輸出來計(jì)算所述運(yùn)動(dòng)信息的運(yùn)算單元。
【專利說明】具有運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，其包括
[0002]-圖像數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集成像數(shù)據(jù)，
[0003]-運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊，用于采集運(yùn)動(dòng)信息，
[0004]-重建模塊，用于從所述成像數(shù)據(jù)重建圖像數(shù)據(jù)集，并且使用所述運(yùn)動(dòng)信息來校正運(yùn)動(dòng)。
【背景技術(shù)】
[0005]從IEEE EMBS第32屆年度國(guó)際會(huì)議中的J.Dejonckheere等人的論文“OFSETH:abreathing motions monitoring system for patients under MRI，，中已知這種醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)。這一已知的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)是采用對(duì)呼吸運(yùn)動(dòng)的記錄來校正運(yùn)動(dòng)偽影的MRI系統(tǒng)。采用諸如包含光纖的彈性織物的可伸縮的基質(zhì)來用于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)。當(dāng)基底伸縮時(shí)，彎曲半徑改變，因而光損耗變化。光纖的輸出端處的強(qiáng)度變化則表示基底長(zhǎng)度的相對(duì)變化。當(dāng)來自光源的光與纖維耦合時(shí)，則能夠在輸出端點(diǎn)處通過光傳感器(特別是光電二極管)來測(cè)量基底長(zhǎng)度變化的頻率。在另一實(shí)施例中采用光纖布拉格光柵(FBG)傳感器。所述FBG傳感器對(duì)對(duì)其施加的應(yīng)力敏感。施加的應(yīng)力引起布拉格波長(zhǎng)的偏移。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種具有運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，所述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊能夠采集更全面的運(yùn)動(dòng)信息。
·[0007]通過這樣的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)這一目的，所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)包括:_圖像數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集成像數(shù)據(jù)，
[0008]-運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊，用于采集運(yùn)動(dòng)信息，
[0009]-重建模塊，用于從所述成像數(shù)據(jù)重建圖像數(shù)據(jù)集，并且使用所述運(yùn)動(dòng)信息來校正運(yùn)動(dòng)，其中
[0010]-所述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊設(shè)置有
[0011]1.形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)，用于提供表示光子纖維的空間形狀的光子輸出以及
[0012]i 1.運(yùn)算單元，用于基于所述光子輸出來計(jì)算所述運(yùn)動(dòng)信息。
[0013]本發(fā)明的關(guān)注點(diǎn)在于，形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)的(一個(gè)或多個(gè))光子纖維能夠提供纖維的位置和/或形狀的時(shí)變空間三維編碼。從所述纖維的光子輸出測(cè)量所述纖維的位置和/或形狀的編碼。從所述纖維的位置和/或形狀的所述編碼，能夠得到與被成像對(duì)象相關(guān)的運(yùn)動(dòng)信息。為此，將形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)的輸出應(yīng)用于運(yùn)算單元，之后所述運(yùn)算單元從所述纖維的時(shí)變的位置和/或形狀中計(jì)算運(yùn)動(dòng)信息。由于纖維被放置在被成像對(duì)象上或被成像對(duì)象中，因此，所述纖維的位置和/或形狀的變化表示被成像對(duì)象中的運(yùn)動(dòng)或被成像對(duì)象的運(yùn)動(dòng)。因而，得到形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)的實(shí)際形狀，其與僅光纖的彎曲頻率或者所施加的應(yīng)力相比，形成全面得多的信息。在形狀感測(cè)光纖的范例中，所述光纖配備有間隔小于Icm的數(shù)量巨大(例如，10000或多個(gè))的FBG傳感器。使用光頻域反射計(jì)(OFDR)讀出來自這些傳感器的信號(hào)，所述光頻域反射計(jì)以例如小于100 μ m的很高的空間分辨率來讀取具有相同標(biāo)稱反射波長(zhǎng)的所述數(shù)量巨大的傳感器。OFDR技術(shù)的其他細(xì)節(jié)能夠在OpticsExpressl3, 666(2005)中 B.J.Soller 的論文“High resolution optical frequencydomain reflectometry for characterization of components and assemblies，，中找到。從 http://www.lunatechnologies.com/technolOgy/shape_sensing.html 以及 http://www.techbriefs.com/content/view/2585/36已知形狀感測(cè)光纖本身。在形狀感測(cè)纖維方法中，例如單個(gè)形狀感測(cè)纖維提供所述纖維上每個(gè)點(diǎn)的準(zhǔn)確空間位置的完整信息。僅單個(gè)讀出設(shè)備需要被連接至所述纖維的一端。為了監(jiān)測(cè)患者的表面形狀，能夠?qū)酌组L(zhǎng)的單個(gè)纖維纏繞進(jìn)入衣服或者能夠以完全任意的方式(例如，螺旋形、曲徑等)直接將其附著到患者的身體上。從測(cè)量到的沿所述纖維的所有點(diǎn)的位置，始終能夠直接確定表面形狀。該特性使得系統(tǒng)十分靈活和容錯(cuò):假設(shè)所述纖維在被測(cè)量的表面上仍然保持平坦，以任意方式彎曲或者移動(dòng)該纖維(例如，以便為外科介入安排空間)，不會(huì)影響表面形狀的確定并且甚至不需要任何類型的重新校準(zhǔn)。例如，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明是由于該單個(gè)纖維的一個(gè)點(diǎn)被附著到患者床上的固定點(diǎn)作為參考點(diǎn)，該固定點(diǎn)在圖像空間中的坐標(biāo)是已知的。以此方式可知所測(cè)量表面的位置和方向，并且不需要另外的基準(zhǔn)標(biāo)記(或者其他另外的測(cè)量技術(shù))來將表面與圖像坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)。
[0014]光子纖維系統(tǒng)將不會(huì)或者僅輕微地影響醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的操作。特別地，當(dāng)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)是磁共振檢查系統(tǒng)時(shí)，該磁共振檢查系統(tǒng)的操作幾乎不受影響。也就是，形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)不生成RF電磁信號(hào)，至少不在該磁共振檢查系統(tǒng)的成像區(qū)域中。同樣，形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)對(duì)于電磁場(chǎng)，例如RF (BI)場(chǎng)、梯度和主磁場(chǎng)不敏感。進(jìn)一步的，光子纖維系統(tǒng)具有高空間和高時(shí)間分辨率。能夠以大約10形狀/s的速率來動(dòng)態(tài)采集形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)所檢測(cè)的形狀。從在整個(gè)診斷(例如，MRI)檢查期間動(dòng)態(tài)采集的形狀，能夠檢測(cè)和定量患者運(yùn)動(dòng)，并且能夠針對(duì)患者運(yùn)動(dòng)來校正診斷圖像。這些校正在幾個(gè)臨床檢查中是有用的。能夠在動(dòng)態(tài)和功能性磁共振成像中檢測(cè)和校正頭部運(yùn)動(dòng)。因而，能夠準(zhǔn)確地將觀察到的新陳代謝改變分配到患者的解剖結(jié)構(gòu)。在多模態(tài)應(yīng)用，例如MRI和CT或者旋轉(zhuǎn)X射線成像中，能夠采用準(zhǔn)確檢測(cè)到的患者運(yùn)動(dòng)來用于來自不同模態(tài)的圖像數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確融合，例如能夠?qū)⒋殴舱駡D像與CT圖像或者旋轉(zhuǎn)X射線圖像準(zhǔn)確地配準(zhǔn)以及融合。能夠采用對(duì)(例如，因呼吸和心臟運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致)腫瘤運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確檢測(cè)來用于對(duì)放射線療法和介入腫瘤學(xué)的準(zhǔn)確(MR)圖像引導(dǎo)。同樣，所述準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)檢測(cè)支持精確的經(jīng)皮介入。例如，在RF線圈陣列的導(dǎo)體和光子纖維之間準(zhǔn)確地引導(dǎo)器械如活組織檢查針，以到達(dá)所述腫瘤。
[0015]用于所述形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)的適當(dāng)?shù)墓庾永w維是傳輸可見光、紅外或者紫外輻射的纖維。
[0016]本發(fā)明進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)當(dāng)在計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)系統(tǒng)或者在旋轉(zhuǎn)X射線系統(tǒng)中采用形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)時(shí)的準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)校正。在CT成像和旋轉(zhuǎn)X射線以及磁共振成像中，采集成像數(shù)據(jù)，并且之后從采集到的成像數(shù)據(jù)中重建診斷圖像。在磁共振成像中，成像數(shù)據(jù)由k-空間曲線形成，在CT成像和旋轉(zhuǎn)X射線中，成像數(shù)據(jù)被形成為來自不同方向的X射線吸收曲線。由于數(shù)據(jù)采集時(shí)間會(huì)長(zhǎng)于或相當(dāng)于被成像對(duì)象中或被成像對(duì)象上的移動(dòng)的典型時(shí)間尺度，因此會(huì)需要在診斷圖像的重建中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校正。由于長(zhǎng)的數(shù)據(jù)采集時(shí)間，因此在數(shù)據(jù)采集期間的移動(dòng)很可能是顯著的，從而在沒有校正運(yùn)動(dòng)偽影的情況下可能出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)偽影。能夠通過針對(duì)運(yùn)動(dòng)校正成像數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)校正，或者能夠在診斷圖像的重建中執(zhí)行運(yùn)動(dòng)校正。
[0017]將參照在從屬權(quán)利要求中定義的實(shí)施例來進(jìn)一步詳細(xì)闡述本發(fā)明的這些和其他方面。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)被鏈接至固定的參考位置。更確切地說，一個(gè)或多個(gè)光子纖維例如在它們的末端之一處被固定至一個(gè)或者各自的(多個(gè))參考位置。這些一個(gè)或多個(gè)參考位置形成了用于位置和/或形狀感測(cè)光子纖維的三維編碼的絕對(duì)定位的基礎(chǔ)。該參考點(diǎn)能夠是形狀感測(cè)纖維的任意點(diǎn)，并且以與沿著該纖維的所有其他點(diǎn)的位置相同的方式來測(cè)量其位置。已知所述纖維上的哪個(gè)點(diǎn)被定義為參考點(diǎn)，并且已知該點(diǎn)(例如，在患者支撐件上的固定點(diǎn))在空間中的絕對(duì)位置，能夠確定在所述纖維上的所有其他點(diǎn)的絕對(duì)位置。因而相對(duì)于(多個(gè))固定參考確定位置和/或形狀感測(cè)光子纖維的三維編碼及其變化。
[0019]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，從由光子輸出表示的位置和/或形狀感測(cè)光子纖維的三維編碼來計(jì)算三維幾何結(jié)構(gòu)中的時(shí)變表面形狀。該時(shí)變表面則是用于計(jì)算運(yùn)動(dòng)信息的基礎(chǔ)。
[0020]在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，光子形狀感測(cè)纖維系統(tǒng)的光子纖維被布置成以空間均勻的方式覆蓋被成像對(duì)象。更確切地說，對(duì)象(的表面)的覆蓋密度基本上等于表面的部分。因此，編碼沿光子纖維具有相等的采樣密度，并且因而計(jì)算出的表面形狀具有均勻的密度。特別地，均勻覆蓋確保以相等的準(zhǔn)確度并且以相等的空間分辨率在被覆蓋的對(duì)象部分上采集運(yùn)動(dòng)信息。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，實(shí)時(shí)完成光子輸出以及時(shí)變表面形狀的計(jì)算。實(shí)現(xiàn)這目的是因?yàn)樾螤罡袦y(cè)光子纖維系統(tǒng)的讀出時(shí)間遠(yuǎn)小于ls，即，遠(yuǎn)小于例如被檢查患者的身體運(yùn)動(dòng)(諸如，呼吸運(yùn)動(dòng))發(fā)生的`時(shí)間尺度。因而，能夠在整個(gè)采集的成像數(shù)據(jù)集上執(zhí)行運(yùn)動(dòng)校正。因而，不需要門控策略，并且因而需要更少的時(shí)間來對(duì)對(duì)象成像。具體而言，當(dāng)對(duì)象是被檢查的患者時(shí)，則減少數(shù)據(jù)采集所需的時(shí)間可以改善臨床工作流程以及患者吞吐量。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)是磁共振檢查系統(tǒng)并且形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)設(shè)置在磁共振檢查系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)RF發(fā)射/接收天線中或上。優(yōu)選地，光子纖維被布置為沿RF發(fā)射/接收天線的電導(dǎo)體。在該實(shí)施方式中，來自形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)的光子輸出表示RF發(fā)射/接收天線的空間形狀。形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)能夠在幾米長(zhǎng)度上(多達(dá)3米)監(jiān)測(cè)其形狀。彎曲半徑可以小至5mm，并且能夠使用下至大約150 μ m的纖維直徑。這允許由單個(gè)光子纖維監(jiān)測(cè)RF線圈陣列的大部分電導(dǎo)體。
[0023]基于RF發(fā)射/接收天線的空間形狀，能夠計(jì)算用于接收或發(fā)射RF場(chǎng)的的空間靈敏度曲線，特別是使用畢奧和薩伐爾法則(Biot and Savart Law)。特別地,RF發(fā)射/接收天線的電導(dǎo)體的空間分布確定用于發(fā)射或接收RF場(chǎng)的空間靈敏度曲線。由于光子輸出也提供RF發(fā)射/接收天線的空間形狀的時(shí)間變化，因此，運(yùn)算單元能夠提供RF天線的空間發(fā)射/接收曲線的定期更新。基于RF發(fā)射/接收天線的空間發(fā)射/接收曲線，能夠改進(jìn)經(jīng)重建的磁共振圖像的圖像質(zhì)量。例如，能夠校正由于RF發(fā)射/接收天線的空間發(fā)射/接收曲線導(dǎo)致的亮度變化。另外，在并行成像技術(shù)中，諸如SENSE和GRAPPA等，在k_空間中欠采樣采集到的磁共振信號(hào)。由于k-空間中的減小的采樣密度，小于尼奎斯特準(zhǔn)則(Nyquistcriterion)針對(duì)待解決的視場(chǎng)所要求的，當(dāng)來自待解決的像素或體素的磁共振信號(hào)包含來自被減小視場(chǎng)分隔的像素/體素的磁共振信號(hào)的重疊時(shí)，發(fā)生混疊失真(aliasing),所述減小視場(chǎng)具有k-空間上采樣距離的倒數(shù)的尺寸。在并行成像中，基于空間接收曲線來分解(展現(xiàn))來自若干像素/體素的貢獻(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明，基于RF發(fā)射/接收天線(的導(dǎo)體)的空間形狀來計(jì)算準(zhǔn)確的空間接收曲線。由于通過形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)來準(zhǔn)確地測(cè)量空間接收曲線，因此實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確展現(xiàn)，并且在經(jīng)重建的磁共振圖像中僅保留低水平的殘余折疊偽影。此外，由于包括空間接收曲線的時(shí)間變化，因此由于被檢查對(duì)象運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的空間接收曲線中的變化在并行成像重建中得到解釋。當(dāng)RF接收天線(例如以RF表面線圈(陣列)的形式)被放置在被檢查患者的身體上并且例如因患者的呼吸運(yùn)動(dòng)而移動(dòng)時(shí)，發(fā)生空間接收曲線的這種變化。
[0024]另外，并行激勵(lì)技術(shù)，諸如U.Katscher等人在MRM49 (2003) 144-150中公開的“發(fā)射SENSE”，涉及空間復(fù)雜激勵(lì)曲線，諸如，用于導(dǎo)航器的筆形射束激勵(lì)，利用若干獨(dú)立驅(qū)動(dòng)RF發(fā)射天線的空間發(fā)射曲線。特別地，通過不同的RF發(fā)射天線來提供RF發(fā)射場(chǎng)的不同部件。通過RF發(fā)射天線的激活水平和空間發(fā)射曲線來確定實(shí)際的發(fā)射場(chǎng)曲線。由于形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)準(zhǔn)確地確定RF發(fā)射天線的空間形狀并且對(duì)時(shí)間變化做出解釋，因此能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的并行激勵(lì)。
[0025]在本發(fā)明的另一方面中，RF接收天線是被放置在被檢查患者的身體上的RF表面線圈。所述RF表面線圈則跟隨被檢查患者的運(yùn)動(dòng)，特別是呼吸運(yùn)動(dòng)，并且因患者的運(yùn)動(dòng)也可以略有變形。由于形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)被安裝在RF表面天線中，具體而言，沿著通過拾取磁通量來采集磁共振信號(hào)的導(dǎo)電線圈導(dǎo)體((多個(gè))回路)，因此光子纖維跟隨患者身體的運(yùn)動(dòng)。因而，從通過光子輸出計(jì)算出的變化的表面形狀，能夠得到患者運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)信息。也就是說，在本發(fā)明的這一方面中，能夠從所述變化的表面形狀中計(jì)算出患者身體的運(yùn)動(dòng)信息以及RF表面線圈的實(shí)際空間靈敏度曲線。
[0026]將參考下文描述的實(shí)施例并且參照附圖來闡述本發(fā)明的這些和其他方面，在圖中【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1示出了形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)的范例的“前端”；
[0028]圖2示出了用于被檢查患者的圖1的形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)。所述纖維的位移和扭曲狀態(tài)反映了患者軀體的表面形態(tài)。
[0029]圖3示出了采用固定參考位置的形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)的范例
[0030]圖4示出了如何在磁共振檢查系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)配置有形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)的RF線圈陣列的實(shí)現(xiàn)圖。
[0031]圖5示出了采用了圖3或圖4的形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)的磁共振檢查系統(tǒng)的示意性表示。
【具體實(shí)施方式】
[0032]圖1示出了形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)的范例的“前端”。在彈性織物60形式的基底上放置若干形狀感測(cè)光子纖維62。所述光子纖維可以是光纖或(遠(yuǎn))紅外纖維，其對(duì)纖維的變形十分敏感并且能夠?qū)⒐庾虞椛洹⒐饣?遠(yuǎn))紅外適當(dāng)?shù)貍鬏斨列螤罡袦y(cè)光子纖維系統(tǒng)的輸出端。從形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)輸出的光表示纖維的幾何形狀及其時(shí)間變化。由于所述纖維被布置在彈性織物上或所述彈性織物中，因此所述纖維的幾何形狀與織物的形狀直接相關(guān)。
[0033]圖2示出了用于被檢查患者的形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)。所述纖維的位移和扭曲狀態(tài)反映了患者軀體的表面形態(tài)。具體而言，圖2示出了以衣服或者包裹結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)被置于被檢查患者上，使得彈性織物以及因此并入的光子纖維62跟隨例如因呼吸和/或心跳導(dǎo)致的患者身體的移動(dòng)和/或變形。
[0034]圖3示出了采用固定參考位置的形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)的范例。在該范例中，形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)包括在基底61的表面上來回纏繞的光纖。所述光纖的一端被附著在固定點(diǎn)上，例如醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的患者托架上。在該實(shí)施例中，從形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)的輸出，能夠得到基底上整個(gè)光纖的均勻運(yùn)動(dòng)。使用固定參考點(diǎn)，能夠測(cè)量患者表面在空間中的絕對(duì)位置。這能夠用于確定胸腔表面在臺(tái)上方的高度，但也用于檢測(cè)身體的側(cè)向運(yùn)動(dòng)或傾斜和旋轉(zhuǎn)。該信息能夠例如用于不同的程序(例如體外射束治療)的實(shí)時(shí)控制。在患者的整個(gè)身體移動(dòng)或翻轉(zhuǎn)，可以自動(dòng)地停止或調(diào)整輻射程序。基底可以配置有開口，介入性器械(如活檢針或?qū)Ч?能夠經(jīng)由所述開口進(jìn)入患者的身體。在圖像引導(dǎo)的介入期間，形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)可在患者身體上保持在適當(dāng)?shù)奈恢?，例如如圖2中所描繪的。之后，針對(duì)患者身體的運(yùn)動(dòng)，能夠采用運(yùn)動(dòng)信息來校正在介入期間采集的圖像。這使得在引導(dǎo)介入程序的圖像中能夠獲得更好的圖像質(zhì)量、更少的運(yùn)動(dòng)偽影。
[0035]圖4示出了如何在磁共振檢查系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)配置有形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)51的RF線圈陣列的實(shí)現(xiàn)圖。所述實(shí)現(xiàn)圖示出了光纖形狀感測(cè)和定位(FOSSL)形狀感測(cè)模塊421，其控制形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)51的操作。提供給啟動(dòng)點(diǎn)52帶來光的光源511，所述啟動(dòng)點(diǎn)在MR系統(tǒng)的坐標(biāo)系中被嚴(yán)格定義為附著至患者床14的連接器上的點(diǎn)。實(shí)際的形狀感測(cè)光子纖維512被連接至該啟動(dòng)點(diǎn) 511，并且跟隨陣列線圈中的導(dǎo)體的幾何結(jié)構(gòu)。例如，單個(gè)纖維覆蓋表面，并且被連接至在一側(cè)上的讀取模塊。參考點(diǎn)是在這一單個(gè)纖維上的恰當(dāng)且任意的點(diǎn)。以相同的方式測(cè)量所述纖維的每個(gè)點(diǎn)的位置，無(wú)論所述點(diǎn)是在患者表面上或者在通向連接器的纖維部分上。
[0036]通過從輸出纖維51輸出的光來計(jì)算形狀。在輸出纖維處返回的光表示被放置在RF線圈陣列16的電導(dǎo)體回路上或其附近的纖維的實(shí)際形狀和位置。由FOSSL形狀感測(cè)模塊421計(jì)算該形狀，并且之后將其提供給靈敏度曲線計(jì)算單元422 (可能在被存儲(chǔ)于永久性存儲(chǔ)介質(zhì)之后用于回顧性分析)，其中，經(jīng)由例如畢奧和薩伐爾法則或從RF線圈設(shè)計(jì)中可獲得的更加復(fù)雜的軟件來計(jì)算各個(gè)陣列線圈的靈敏度曲線。之后，將所述曲線提供給并行成像重建25，其中所述曲線允許重建無(wú)偽影的圖像。
[0037]此外，將形狀信息提供給患者運(yùn)動(dòng)檢測(cè)和定量單元423(或從那一單元從永久性存儲(chǔ)介質(zhì)中取回)，其中，使用適當(dāng)?shù)乃惴▉硖幚黼S時(shí)間檢測(cè)到的形狀序列，以檢測(cè)患者運(yùn)動(dòng)并對(duì)其進(jìn)行量化。
[0038]之后使用該運(yùn)動(dòng)信息來校正提取動(dòng)態(tài)掃描特征中的運(yùn)動(dòng)，例如在功能性MRI或在動(dòng)態(tài)造影增強(qiáng)MRI研究中。由特征提取模塊251從經(jīng)重建的磁共振圖像得到這些動(dòng)態(tài)掃描特征。由診斷評(píng)估模塊251基于從患者運(yùn)動(dòng)檢測(cè)和定量423中計(jì)算出的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)來校正經(jīng)提取的圖像特征。然后，經(jīng)由給臨床醫(yī)生的適當(dāng)可視化以及通過進(jìn)一步的處理，可能在計(jì)算機(jī)輔助診斷(CAD)或者臨床決策支持(CDS)系統(tǒng)中，將經(jīng)提取的特征和患者運(yùn)動(dòng)信息用于MRI檢查數(shù)據(jù)的診斷評(píng)估。
[0039]在實(shí)踐中，各種模塊(諸如FOSSL形狀感測(cè)模塊、靈敏度曲線單元、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)和定量單元、特征提取模塊、診斷評(píng)估模塊)被實(shí)現(xiàn)為與重建器25通信的軟件模塊或者可以被實(shí)現(xiàn)為所述重建器的重建軟件中的軟件模塊。這些軟件模塊由主計(jì)算機(jī)20的控制器功能來控制。備選地，可以在特定的專門硬件(諸如，經(jīng)編程的集成電路)中實(shí)現(xiàn)各種模塊。 [0040]圖5示出了采用圖3或4的形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)的磁共振檢查系統(tǒng)的示意性表示。所述磁共振成像系統(tǒng)包括一組主線圈10，通過所述一組主線圈生成穩(wěn)定、均勻的磁場(chǎng)。以使得所述主線圈圍成隧道狀的檢查空間的方式構(gòu)造所述主線圈。被檢查患者被安置在滑動(dòng)進(jìn)入該隧道狀檢查空間中的患者托架上。所述磁共振成像系統(tǒng)也包括多個(gè)梯度線圈11、12，通過所述梯度線圈生成(特別是以在各個(gè)方向中的時(shí)間梯度的形式)呈現(xiàn)出空間變化的磁場(chǎng)，從而將該磁場(chǎng)疊加在均勻磁場(chǎng)上。梯度線圈11、12被連接至包括一個(gè)或多個(gè)梯度放大器和可控供電單元的梯度控件21。借助于所述供電單元21通過施加電流向所述梯度線圈11、12供給能量；為此，供電單元配備有向梯度線圈施加電流的電子梯度放大電路，從而生成適當(dāng)時(shí)間形狀的梯度脈沖(也被稱為“梯度波形”)。通過供電單元的控制來控制所述梯度的強(qiáng)度、方向和持續(xù)時(shí)間。磁共振成像系統(tǒng)也包括分別用于生成RF激勵(lì)脈沖和用于拾取磁共振信號(hào)的發(fā)射和接收線圈13、16。發(fā)射線圈13優(yōu)選被構(gòu)造為通過體線圈13能夠圍繞被檢查對(duì)象(的一部分)。體線圈通常以在被檢查患者30被安置在磁共振成像系統(tǒng)中時(shí)由體線圈13圍繞他或她的方式被布置在磁共振成像系統(tǒng)中。體線圈13作為用于發(fā)射RF激勵(lì)脈沖和RF重聚焦脈沖的發(fā)射天線。優(yōu)選地，體線圈13涉及發(fā)射RF脈沖(RFS)的空間均勻強(qiáng)度分布。相同的線圈或天線通常交替地用作發(fā)射線圈和接收線圈。此外，發(fā)射和接收線圈通常被成形為線圈，但發(fā)射和接收線圈作為用于RF電磁信號(hào)的發(fā)射和接收天線的其他幾何結(jié)構(gòu)也是可行的。發(fā)射和接收線圈13與電子發(fā)射和接收電路15連接。
[0041]應(yīng)當(dāng)注意到，備選地，也可能使用單獨(dú)的接收和/或發(fā)射線圈16。例如，表面線圈16能夠用作接收和/或發(fā)射線圈。這種表面線圈在相當(dāng)小的體積內(nèi)具有高靈敏度。接收線圈(諸如，表面線圈)被連接至解調(diào)器24，并且接收到的磁共振信號(hào)(MS)借助于解調(diào)器24來解調(diào)。經(jīng)解調(diào)的磁共振信號(hào)(DMS)應(yīng)用于重建單元。接收線圈被連接至前置放大器23。前置放大器23對(duì)由接收線圈16接收的RF共振信號(hào)(MS)進(jìn)行放大，并且所述經(jīng)放大的RF共振信號(hào)應(yīng)用于解調(diào)器24。解調(diào)器24解調(diào)經(jīng)放大的RF共振信號(hào)。經(jīng)解調(diào)的共振信號(hào)包含與被成像對(duì)象的一部分中的局部自旋密度有關(guān)的實(shí)際信息。此外，發(fā)射和接收電路15被連接至調(diào)制器22。調(diào)制器22與發(fā)射和接收電路15激活發(fā)射線圈13，從而發(fā)射RF激勵(lì)和重聚焦脈沖。具體而言，表面接收線圈16通過無(wú)線鏈路被耦合至發(fā)射和接收電路。由表面線圈16接收的磁共振信號(hào)數(shù)據(jù)被傳輸至發(fā)射和接收電路15，并且控制信號(hào)(例如，以調(diào)諧和解調(diào)所述表面線圈)通過該無(wú)線鏈路被發(fā)送至表面線圈。
[0042]重建單元從經(jīng)解調(diào)的磁共振信號(hào)(DMS)中得到一個(gè)或多個(gè)圖像信號(hào)，所述圖像信號(hào)表示被檢查對(duì)象的被成像部分的圖像信息。重建單元25在實(shí)踐中優(yōu)選地被構(gòu)造為數(shù)字圖像處理單元25，對(duì)其進(jìn)行編程，以便從經(jīng)解調(diào)的磁共振信號(hào)中得到表示被成像對(duì)象的所述部分的圖像信息的圖像信號(hào)。信號(hào)在重建監(jiān)測(cè)器26的輸出上，從而監(jiān)測(cè)器能夠顯示磁共振圖像。備選地，在等待進(jìn)一步處理的同時(shí)，可能將來自重建單元25的信號(hào)存儲(chǔ)在緩沖器單元27中。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的磁共振成像系統(tǒng)也配備有控制單元20，例如以包括(微)處理器的計(jì)算機(jī)的形式。所述控制單元20控制RF激勵(lì)的執(zhí)行以及時(shí)間梯度場(chǎng)的施加。為此，將根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序載入(例如)控制單元20和重建單元25。運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊42包括被并入RF線圈陣列16中的形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)51。在該范例中，形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)的其中一個(gè)光子纖維被固定在患者托架14上的參考位置52處。所述形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)51使其輸出纖維53耦合至包括在處理器20中的運(yùn)算單元42。特別地，所述運(yùn)算單元包括光傳感器，其將從輸出纖維53輸出的光子(例如，光)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，之后，在運(yùn)算單元42中數(shù)字化處理所述電信號(hào)，以計(jì)算運(yùn)動(dòng)信息。另外，所述運(yùn)算單元被配置為計(jì)算RF線圈陣列16的空間靈敏度曲線的時(shí)間變化。運(yùn)動(dòng)信息和空間靈敏度曲線的計(jì)算在運(yùn)算單元42的軟件模塊中實(shí)現(xiàn)。所述運(yùn)動(dòng)信息應(yīng)用于重建器25，從而所述重建器能夠在對(duì)來自采集到的磁共振信號(hào)的磁共振圖像的重建中解釋被檢查患者的運(yùn)動(dòng)。RF線圈陣列的空間靈敏度曲線應(yīng)用于重建器，所述重建器采用這些曲線以便展現(xiàn)因磁共振信號(hào)采集中的k-空間欠采樣導(dǎo)致的混疊失真。因而能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的并行成像，所述并行成像也解釋因RF線圈陣列的變形和/或移動(dòng)而會(huì)發(fā)生的空間靈敏度曲線的在時(shí)間上的變化。運(yùn)算單元也計(jì)算RF線圈陣列的空間發(fā)射曲線。例如基于RF線圈陣列的電導(dǎo)體的幾何配置，使用例如畢奧和薩瓦法則
【權(quán)利要求】
1.一種醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，包括 -圖像數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集成像數(shù)據(jù)， -運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊，用于采集運(yùn)動(dòng)信息， -重建模塊，用于從所述成像數(shù)據(jù)重建圖像數(shù)據(jù)集，并且使用所述運(yùn)動(dòng)信息來校正運(yùn)動(dòng)，其中 -所述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊設(shè)置有 1.形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)，用于提供表示光子纖維的空間形狀的光子輸出以及 ?.運(yùn)算單元，用于基于所述光子輸出來計(jì)算所述運(yùn)動(dòng)信息。
2.如權(quán)利要求1所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，其中，所述形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)被鏈接至固定的參考位置。
3.如權(quán)利要求1所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，其中，所述運(yùn)算單元被配置為計(jì)算在時(shí)間上以及在三維幾何結(jié)構(gòu)中變化的所述纖維的表面形狀，并且從時(shí)間上變化的表面形狀來計(jì)算所述運(yùn)動(dòng)信息。
4.如權(quán)利要求3所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，其中，所述光子纖維系統(tǒng)的纖維空間均勻地覆蓋被成像對(duì)象。
5.如權(quán)利要求1所述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，其中，所述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊被配置為實(shí)時(shí)更新所述時(shí)間上變化的表面形狀。
6.一種磁共振檢查系統(tǒng),其包括 -圖像數(shù)據(jù)采集模塊，其包括一·個(gè)或多個(gè)RF發(fā)射和/或接收天線以采集磁共振信號(hào)形式的成像數(shù)據(jù)， -重建模塊，其用于 -從磁共振信號(hào)重建圖像數(shù)據(jù)集，以及 -使用所述運(yùn)動(dòng)信息來校正運(yùn)動(dòng)，其中 -一個(gè)或多個(gè)RF發(fā)射和/或接收天線設(shè)置有 1.形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)，用于提供表示光子纖維的空間形狀的光子輸出以及 i1.運(yùn)算單元，用于基于所述光子輸出來計(jì)算所述一個(gè)或多個(gè)RF發(fā)射和/或接收天線的空間接收和/或發(fā)射曲線。
7.如權(quán)利要求6所述的磁共振檢查系統(tǒng)，其中，所述重建模塊從所述成像數(shù)據(jù)重建圖像數(shù)據(jù)集，并且被配置為使用所述運(yùn)動(dòng)信息來校正運(yùn)動(dòng)，以及 -所述磁共振檢查系統(tǒng)包括運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊，用于采集運(yùn)動(dòng)信息，其具有 ·1.所述形狀感測(cè)光子纖維系統(tǒng)，用于提供表示所述光子纖維的所述空間形狀的光子輸出，以及 運(yùn)算單元，用于基于所述光子輸出來計(jì)算所述運(yùn)動(dòng)信息。
【文檔編號(hào)】G01R33/565GK103596494SQ201280028485
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月10日
【發(fā)明者】P·福斯曼, T·E·阿姆托爾, S·克呂格爾, M·H·庫(kù)恩 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司