CN101268942A - 用于调整b1场的方法 - Google Patents
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Abstract
在调整磁共振设备中的B1场的方法中，从多个测量对象由各形态学磁共振测量确定测量对象相对于坐标系的位置。从中确定三维相联系的测量对象数据。根据该数据确定测量对象的各组织类型，并根据组织类型将测量对象分割为区。组织类型分别与已知的介电特性相联系。对于测量对象的所有位置的分割和相联系性记录在数据库的各条目内，使得数据库保持了测量对象的所有条目。以数据库的条目对待定特征的发射天线的所有线圈元件进行高频仿真，以与空间元素相联系的电场分布和/或B1场分布作为仿真结果确定，并将所有结果输入到数据库内。为进一步的磁共振检查，将数据库的条目用于确定对于此发射天线的元件的优化电流分布，通过该发射天线的元件最终调整B1场。
Description
技术领域
本发明涉及用于调整磁共振设备内的B1场的方法，用于调整为此所需的数据库的方法以及数据库本身。
背景技术
由于在核自旋断层造影中不断升高的磁场强度的使用以及与此相关联的不断升高的激励频率，在调整B1场的均匀性中出现了问题。结果是不均匀的图像亮度和图像对比度。这取决于待检查的测量对象的结构，特别是取决于待检查的患者的解剖结构。
通过统一地设计的高频线圈不能降低或避免与患者相关的不均匀的图像亮度。
可以使用被称为“Tx阵列”的发射天线装置来以改进的方式调整B1场均匀性。这通过Tx阵列的发射天线的子***的优化的电流分布而实现。通过在发射天线上不同的电流分布，在测量对象内、例如在人体内也激励了电场，该电场可能加热组织。例如，采用具有多个线圈元件的所谓的“鸟笼”天线作为发射天线装置以及作为HF线圈。
用于通过吸收而加热的测量是“特异性吸收率，SAR”。需要遵守预先给定的(例如在IEC标准中预先给定的)SAR极限。
在带有大于等于3特斯拉的磁场强度的磁共振设备中，需要识别限制在一定体积内的局部SAR值SARlokal与在整个体积中平均的SAR值SARglobal之间的偏差。理想地，两个SAR值SARlokal和SARglobal应大约相符。然而，在所述的较高磁场强度中，实际情况不是这样。
对于检查患者所使用的发射脉冲，测量该功率、借助于软件分析并且用于估计全局SAR值和局部SAR值。SAR值和其由此的分析，取决于所使用的发射天线以及发射天线布置。
直接确定电场是不可能的，然而可以借助于代价昂贵的仿真程序和仿真计算来分析电场。
为了仿真，可以使用例如“Remcon(www.remcom.com)”公司的软件程序。该公司特别地提供了在生物医学中使用的用于电磁分析、微波仿真、天线仿真以及计算无线电波传播的软件。
这类程序使用其建立代价昂贵的人类模型，例如称为“雨果”的男人模型，或称为“伊莱娜”的女人模型。两个模型以三维数据组形式提供了其各自的组织类型。
通过模型可以确定特定的人员以及其组织对所使用的发射天线的影响，并且由此确定取决于组织的B1场和电场的改变。通过以模型确定的在发射天线元件上的电流分布，可以确定和补偿估计的B1磁场和电场的改变。
因为“雨果”以及“伊莱娜”仅描述了确定的人作为模型，仅能实现相对不精确的补偿。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，给出可以用来以改进的方式调整用于检查的B1场的均匀性的措施。
该技术问题是通过带有权利要求1的特征的方法、带有权利要求14的特征的用于调整数据库的方法以及根据权利要求26的数据库解决的。
在各从属权利要求中给出了有利的扩展。
在用于调整磁共振设备中的B1场的方法中，从多个测量对象借助于各形态学磁共振测量确定测量对象相对于坐标系的位置。从每个测量对象中确定三维相联系的测量对象数据。根据该三维测量对象数据确定测量对象的各组织类型，并根据组织类型将测量对象分割为区。组织类型分别与已知的介电特性相联系。
将对于测量对象的所有位置的分割和相联系性记录在数据库的各条目内，使得数据库保持了测量对象的所有条目。以数据库的条目对待定特征或待确定的发射天线的所有线圈元件进行高频仿真，以与空间元素相联系的电场分布和/或B1场分布确定为仿真结果，并将所有结果输入到数据库内。
为进一步的磁共振检查，数据库的条目用于确定对于此发射天线的元件的优化电流分布，通过该发射天线的元件最终调整B1场。
在本发明的方法中，建立“Atlas(地图)”类型作为统计数据库以及作为参考工具。对于待进行的其它检查，将数据库用于：优化调整例如均匀B1场，或保持说希望的SAR值，或调整E场，或确定功率分布，或优化其它条件。
特别地有利地实现了对人体内的期望的SAR值、电场和功率分布的改进的估计。此外，可以优化局部SAR值与全局SAR值的关系，以防止局部SAR值过分升高。
附图说明
如下本发明根据图1中的图示逐步解释。其中，本发明示例性地而非限制性地根据待检查的头部作为测量对象进行解释。
图1示出了本发明方法的步骤。
具体实施方式
在第一步骤S1中，借助于对头部的形态学磁共振测量确定空间位置。
头部的相对位置在此不仅描述了头部关于参考坐标轴的取向，而且描述了到称为发射天线的HF线圈的距离以及到其发射元件的距离。发射天线用于形态学磁共振测量。
关于通过Atlas预先给定的坐标系确定和记录头部的位置。
在第二步骤S2中进行称为“扫描”的对头部的形态学采样，以获得三维相联系的测量对象数据以及头部数据。
优选地，使用称为“MPRAGE”的序列(“Magnetization Prepared RapidGradient-Echo-Imaging”，MPRAGE)，其由J.P.Mugler和Brookman的脑检查的成像方法公开。
该MPRAGE序列实现了在称为体素(Voxel)的空间元素中在小于1mm3的高分辨率下的极好的T1加权。
作为MRPAGE序列的替代，可以使用公知为“3D梯度回波序列(3DGradient Echo Sequence)”的序列。一般地，可以用于清晰区分不同的组织类型区域的所有的序列都是合适的。
在第三步骤S3中，根据三维测量对象数据确定头部的各组织类型，并根据组织类型实现将头部分割为区域。
例如，将头部再分割为头皮、颅骨、大脑灰质和大脑白质、椎体、封闭空气和液体。此外，可以包括眼和听觉器官。
在第四步骤S4中，各已知的介电特性分别与组织类型或各Voxel(x，y，z)相联系。
例如，与磁导率常数ε、损失因数tanδ或导电率σ的值或值范围相联系。
已分割的测量对象借助于平移和旋转操作相对于HF线圈定位。由此，对于相对于线圈的每个取向、每个距离和不同的位置产生了各条目。
这些条目形成了用于统计数据库的基础，在后文中称为“ATLAS”。
步骤S1至步骤S4对另外的头部重复足够高的次数，以获得大量的用于“ATLAS”的统计条目。
在第五步骤S5中，对于ATLAS数据组的条目进行称为RF仿真的高频仿真。
在此，在仿真中假定用于仿真的发射天线的线圈元件(或HF线圈，HF发射线圈)具有一般电流分布以及受到均匀的电流。例如，在作为发射线圈的“鸟笼”谐振器中呈现出CP激励。
RF仿真为每个侧向对象并为每个单一的线圈元件提供了仿真结果RFi j。相应地，i标记了测量对象序号(在此是带有相应的位置的头部的序号)并j标记了线圈元件。
作为仿真结果，对于头部的每个位置和对于头部到各线圈元件的每个距离，参考空间元素或者说体素确定如下的值：
-电场Ei j(作为矢量)，
-B1场B1i j(作为矢量)，
-SAR值SARi和
-期待的功率损失Pvi j(x，y，z)。
必要时也随后根据电场E和B1场可确定SAR值和功率损失Pv。
在第六步骤S6中，对于N个测量对象的仿真结果进行平均，例如根据下式：
由此，对于每个体素，根据相对位置和到线圈元件的距离得到平均后的值(缩写为“gem”)SAR(gem)、E(gem)、B1(gem)和Pv(gem)。
因此，平均值可以从Atlas的不同的分组或子组中计算。例如，平均值可以在所有带有不同的状态(Lage)和位置的头部中形成。或平均值可以在子组内关于特定的位置形成。或电场的平均值可以对于多发射器发射线圈的单个的线圈元件形成(例如笼式天线结构)。
平均值SAR(gem)、E(gem)、B1(gem)和Pv(gem)例如通过给出平移Δr(在此作为向量)和旋转角度Δφ和Δθ与各线圈元件j相联系，并因此描述了头部对于线圈元件j的相对位置。
在第七步骤S7中，将平均值SAR(gem)、E(gem)、B1(gem)和Pv(gem)作为所谓的属性输入到ATLAS内。
在有利的扩展中，不仅输入平均值SAR(gem)、E(gem)、B1(gem)和Pv(gem)，而且确定其各自的方差和标准差，并将方法和标准差作为附加的属性也输入。
作为附加的属性，也确定和输入相关系数和统计相关的导出值。
根据ATLAS数据组的使用意图，也可以进行各必须的统计计算并将其作为属性存储在ATLAS内。
在有利的扩展中，通过仿真确定的对于电场Ei j、磁B1i j场、SARi值和功率损失Pvi j的结果作为位置(x，y，z)的函数在不进行平均的条件下作为附加属性以“查找表”的形式输入到ATLAS数据组中。
在进一步的有利扩展中，由所有头部的测量对象数据形成了代表性头部，代表性头部的体素又与各仿真结果相联系。为此目的，进行了参考同一个坐标系的对所有单个头部的相继的空间成像，这一般地称为对准(Registrierung)。
通过ATLAS数据库的条目，现在可以进行希望的HF仿真。
例如，可以通过仿真在保持预先给定的SAR值的条件下确定对于优化的B1场的线圈元件的电流分布(步骤S8)。
或者，实现针对容许的SAR值的优化，以通过最大允许发射信号功率而获得对检查结果的改进的图像表示。
或者，优化仅关于称为“关心区域，ROI”的子区域进行。
可以以可预先给定的边界条件执行任意的优化目标。
将优化结果同样作为结果存储在ATLAS数据组中。
ATLAS数据组优选地被中心存储，使得有权限的使用者可逐步地以进一步的检查结果扩展ATLAS数据组。
各仿真作为数据库的更新而被定期进行，而统计ATLAS稳定地扩展。由此，ATLAS的统计质量不断被改造和改进。
下面，描述统计ATLAS数据组的例如在待进行的患者头部检查中的使用。
使用例如与代表性头部相联系的仿真结果，可以在检查之前就已经基于代表性平均头部确定用于调节希望的B1场的开始值。
例如，可以进行考虑到SAR值对期待的B1场的计算优化，其中，优化产生了对于单个的天线元件的电流分布。由于统计措施，这样地确定的电流分布比基于“雨果”或“伊莱娜”模型的电流分布更合适。
或者，随后应进行患者头部的检查。头部然后以形态学磁共振测量检查或扫描(步骤S9)，并因此确定头部关于HF线圈或关于线圈元件的位置。
平移Δr(作为向量)和旋转角度Δφ和Δθ的值是扫描的部分的结果。
使用头部的形态学测量对象数据进行与ATLAS数据组的比较，并选择与患者头部可比较的头部的单个条目。在此，比较因此使得使用称为为“查找”表的ATLAS数据组。
从该条目中，可再次选择HF线圈的线圈元件中的优化的电流分布，该电流分布由于一致性在待检查的头部中在保持预先给定的SAR值的条件下也保证均匀的B1场(步骤S10)。
或者，根据头部的相对位置从ATLAS数据库中选择匹配的条目，确定以平均值优化的电流分布并将其用于随后的检查。
Claims (26)
1.一种用于调节磁共振设备中的B1场的方法，
-其中，从多个测量对象借助于各形态学磁共振测量确定测量对象相对于坐标系的位置，并确定了测量对象的三维可相联系的测量对象数据，
-其中，根据三维测量对象数据确定测量对象的各组织类型，并根据组织类型将测量对象分割为区域，
-其中，将已知的介电特性分别与组织类型相联系，
-其中，将测量对象相对于HF发射线圈的所有位置的分割和相联系性记录在数据组的各条目中，使得数据库包括测量对象的所有条目，
-其中，使用数据库的条目进行用于待确定特征的HF发射线圈和/或HF线圈元件的高频仿真，利用该高频仿真将关于空间元素的电场分布和/或B1场分布确定为仿真结果，并作为结果输入到数据库内，
-其中，为进一步的磁共振检查，将数据库条目用于确定发射线圈的元件的电场分布、SAR分布和优化电流分布，通过所述发射线圈的元件调节B1场。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过关于参考坐标轴的取向和相对于发射线圈的位置并通过测量对象到发射线圈的元件的距离确定测量对象的位置。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，为了高频仿真，待确定特征的HF发射线圈的线圈元件具有正常的电流分布或被施加以单位电流。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，作为每个测量对象的测量结果，根据测量对象的位置并根据各测量线圈确定电场和B1场，以及必要时确定SAR值和/或期待的功率损失。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，将仿真结果以“查找表”的形式输入到数据组内。
6.根据权利要求4或5所述的方法，
-其中，对于多个测量对象，对每个空间元素将待确定特征的HS发射线圈的仿真结果平均，
-其中，所述平均涉及在不同的位置处定位在发射线圈内并以不同的状态定位的一组所有测量对象，和/或
-其中，所述平均涉及由测量对象相对于发射线圈的特定的状态和位置和/或从单个的线圈元件的仿真结果形成的所有测量对象的子组，和
-其中，对于电场强度和/或B1场和/或SAR值和/或功率损失计算组的平均值并输入到数据库内。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，除平均值外分别确定值的方差、标准差以及与统计上重要的导出参数，并将它们输入到数据库内。
8.根据权利要求4或5所述的方法，其中，由所有测量对象的测量对象数据形成代表性测量对象，该代表性测量对象的空间元素与各仿真结果相联系。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，对于线圈元件在使用数据库条目的条件下确定通过高频仿真优化的电流分布，并将其输入到数据库内。
10.根据权利要求9所述的方法，
-其中，在保持预先给定的或最小的SAR值的条件下确定用于均匀的B1场的电流分布，或
-其中，确定用于可预先给定的SAR值的电流分布。
11.根据权利要求9或10所述的方法，
-其中，以形态学磁共振测量确定其它测量对象的测量对象数据以及测量对象相对于发射线圈的元件的位置，
-其中，根据形态学测量对象数据和/或根据所述位置进行与数据库的对比，并选择与其它测量对象可比较的单个条目，
-其中，将与单个条目相联系的仿真结果用于调节电流分布和/或用于调整电场分布，以便进行对其它测量对象的检查。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将MPRAGE序列或3D梯度回波信号或适合于区分组织类型的序列类型用于形态学磁共振测量。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，磁导率常数和/或损失因数和/或传导率的值或值范围与区域相联系。
14.一种用于构成数据库的方法，该方法可用于根据权利要求1至13中任一项调节B1场，
-其中，从多个测量对象中借助于各形态学磁共振测量确定测量对象相对于坐标系的位置，并且其中，确定测量对象的三维可相联系的测量对象数据，
-其中，根据三维测量对象数据确定测量对象的各组织类型，并根据组织类型将测量对象分割为区域，
-其中，组织类型分别与已知的介电特性相联系，
-其中，测量对象的所有位置的分割和相联系性记录在数据组的各条目中，使得数据库包括测量对象的所有条目，
-其中，使用数据库的条目进行用于待确定特征的发射线圈和/或线圈元件的高频仿真，利用该高频仿真将关于空间元素的电场分布和/或B1场分布确定为仿真结果，并作为结果输入到数据库内。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，通过关于参考坐标轴的取向和相对于发射线圈的位置，并通过测量对象到发射线圈的元件的距离确定测量对象的位置。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，为了高频仿真使用待确定特征的发射线圈的线圈元件，该线圈元件具有一般电流分布或被施加以单位电流。
17.根据权利要求14至16的一项所述的方法，其中，作为每个测量对象的测量结果，根据测量对象的位置并根据各测量线圈确定电场和/或B1场，以及必要时确定SAR值和/或期待的功率损失。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，将仿真结果以“查找表”的形式输入到数据组内。
19.根据权利要求17或18所述的方法，
-其中，对于多个测量对象，对每个空间元素将待确定特征的发射线圈的仿真结果平均，
-其中，所述平均涉及在不同的位置处并以不同的状态定位在发射线圈内的一组所有测量对象，和/或
-其中，所述平均涉及由测量对象相对于发射线圈的特定的取向和位置和/或从单个的线圈元件的仿真结果形成的所有测量对象的子组，和
-其中，对于电场强度和/或B1场和/或SAR值和/或功率损失计算组的平均值，并输入到数据库内。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，除平均值外分别确定值的方差、标准差以及在统计上重要的导出参数，并将它们输入到数据库内。
21.根据权利要求17或18所述的方法，其中，由所有测量对象的测量对象数据形成代表性测量对象，该代表性测量对象的空间元素与各仿真结果相联系。
22.根据权利要求14至21中任一项所述的方法，其中，对于线圈元件使用数据库条目确定通过高频仿真优化的电流分布，并将其输入到数据库内。
23.根据权利要求22所述的方法，
-其中，在保持预先给定的或最小的SAR值的条件下确定用于均匀的B1场的电流分布，或
-其中，确定用于可预先给定的SAR值的电流分布。
24.根据权利要求14至23中任一项所述的方法，其中，将MPRAGE序列或3D梯度回波序列或适合于区分组织类型的序列类型用于形态学磁共振测量。
25.根据权利要求14至24中任一项所述的方法，其中，磁导率常数和/或损失因数和/或传导率的值或值范围与区域相联系。
26.一种数据库，该数据库通过根据权利要求14至25的一项所述的方法建立。
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