[发明专利]生成指示对象在磁共振装置中的运动的信号的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及生成指示对象在磁共振(MR)装置中的运动的信号，并且特别涉及生成这种信号用于在MR引导程序中触发事件。

背景技术

当检查对象处于磁共振装置中时，即当对象处于该磁共振装置的数据采集单元内部时，通过与检查对象交互作用来执行多种程序。该程序的一个实例是借助高强度聚焦超声(HIFU)进行的治疗。

HIFU治疗的原理是将高声强度聚集在具有几毫米尺寸的焦点内，以便产生强烈局部化的机械或热效果。该治疗使用外部能量源以及传播超声束来进行。当执行该治疗来将HIFU施加到处于运动、例如通过呼吸引起的运动的组织中的焦点时，在动态操纵HIFU束时必须要考虑焦点处于其中的器官的运动或动作。

如由Fischer等人在“Focused Ultrasound as a Local Therapy for Liver Cancer”(Cancer Journal，Vol.16，No.2(2010)pgs.118-124)中所述的，对于腹部HIFU治疗的主要挑战是管理腹部器官的复杂运动，以及阻止或避免骨界面处间接加热的危险。

如果在HIFU声波降解期间组织运动管理不准确，则这将导致目标组织治疗不足，和/或非期望地间接损伤健康或关键的周围解剖结构。

已知的是，基于所采集的MR图像来引导HIFU治疗程序，其意味着在对象处于MR装置的MR数据采集单元的检查空间中时HIFU治疗必须施加到对象。通常，这种MR引导HIFU治疗需要使用检测装置来进行运动编码或运动监控，该检测装置与在该MR数据采集单元的检查空间内生成的射频场和磁场相兼容，以及实时处理运动信息并且反馈给束操纵系统。原则上，该运动监控可以通过分析磁共振图像自身来完成，但是这需要关于某些参数(时间分辨率对信噪比(S/N))的折衷，或关于图像对比度的折衷。

本文中的一个直接方法是使用呼吸门控。这意味着HIFU声波降解周期性地、在呼吸循环的每个安静或休息阶段即呼气过程中发生。呼吸门控通常增加治疗时间。传统上，一些类型的带或呼吸垫已经用于检测和监控呼吸曲线，或者来自机械呼吸机的压力信号和/或体积可以用于确定开启/关断声波降解周期，其中患者处于全身麻醉状态。

另一种已知方法是基于温度敏感GRE采集的幅度数据在控制单元的初始学习阶段中生成运动区域的图集。该程序在deSenneville等人的“Real-time Adaptive Methods for Treatment of Mobile Organs by MRI-Controlled High-Intensity Focused Ultrasound”(Magnetic Resonance in Medicine，Vol.57，No.2(2007)pgs.319-330)中公开。在该方法中，图集中最近似的图像的运动区域用于校正目标位置。然后在假定周期运动的情况下估算针对下一循环的焦点位置。但是该程序只能管理由周期性呼吸循环引起的肝脏变形，而不能管理由肠内运动或肌肉放松引起的非刚性肝脏变形，如在von Siebenthal等人的“4D MR Imaging of Respiratory Organ Motion and its Variability”(Phys.Med.Biol.，Vol.52，No.6(2007)pgs.1547-1564)中所提到的。通常，来自专用于快速MR温度测定的梯度回波序列的T2*权重MR幅度数据通常缺乏解剖对比。另一种方法是利用笔形束导航器，如由Hardy等人在“Rapid NMR Cardiography with a Half-Echo Mode-method”(Journal of Computer Assisted Tomography，Vol.15，No.5(1991)pgs.868-874)中所述的，并且这可以用于温度测定成像的运动补偿，以及向HIFU系统提供关于目标运动的信息，用于焦点调整。然而，基于MR信息的实时运动补偿通常包括空间分辨率、几何畸变以及MR温度测定精度，如由Ries等人在“Real-Time3D Target Tracking in MRI Guided Focused Ultrasound Ablations in Moving Tissues”(Magnetic resonance in medicine，Vol.64，No.6(2010)pgs.1704-1712)中所述的。