專利名稱：磁共振成像門控系統(tǒng)、方法及磁共振成像設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)學臨床影像設備，特別是一種磁共振成像設備及其門控系統(tǒng)與方法。
背景技術：
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)是現(xiàn)代醫(yī)療影像學中主要的成像方式之一。它是斷層成像的一種，對軟組織分辨率高，對人體無放射性損害。磁共振成像的基本工作原理是利用磁共振現(xiàn)象從人體中獲得電磁信號，并重建出人體信息。磁共振成像主要利用人體中的氫質(zhì)子，氫質(zhì)子在靜磁場下分為兩個能級，在射頻激發(fā)下，氫質(zhì)子就會從低能級躍遷到高能級，撤除射頻脈沖，氫質(zhì)子就會從高能級躍遷回低能級，同時發(fā)射出射頻能量，這個射頻能量會被MRI的接收線圈接收到，經(jīng)過處理成為MRI圖像。在磁共振成像過程中，圖像容易受到被檢測者呼吸、心臟搏動等的影響而產(chǎn)生偽影。目前業(yè)內(nèi)一般采用呼吸門控和心電門控的采集技術來消除這種偽影。呼吸門控與心電門控簡單說來即是指將磁共振成像與呼吸、心動周期進行同步，根據(jù)門控信息對成像進行補償。近年來，成像速度更快的穩(wěn)態(tài)梯度回波類成像序列(Steady State gradient echo)在心臟、血管等部位得到了廣泛應用。因其射頻重復時間(Itepetition Time,TR)較短，數(shù)據(jù)采集前必須建立穩(wěn)態(tài)，并且掃描時序列必須以固定的時間間隔運行，否則容易產(chǎn)生偽影。而常規(guī)的門控技術為預期性門控技術(或稱前瞻性門控技術)，即每檢測到一個生理信號便觸發(fā)一次或若干次成像掃描，其信號采集和相位編碼都是等間隔的，但呼吸或者心律周期不穩(wěn)定的影響會導致序列運行的時間間隔變化，從而使得梯度回波的穩(wěn)態(tài)遭到破壞，產(chǎn)生嚴重偽影。而回顧性門控技術(Retrospective Gating)則可以有效解決此問題， 此技術可以以恒定的TR連續(xù)重復采集數(shù)據(jù)，不受呼吸或者心律周期不穩(wěn)定的影響。此技術大大推進了磁共振成像在心臟、腹部、血管成像方面的應用。目前實現(xiàn)回顧性門控技術均要利用實時性極高的譜儀，高實時性譜儀在發(fā)射掃描序列及采集成像數(shù)據(jù)的同時記錄門控發(fā)生的時間，并實時調(diào)整數(shù)據(jù)采集參數(shù)。然而實時性較高的譜儀在設計上十分復雜，不易在工業(yè)上實現(xiàn)，從而無法在連續(xù)采集圖像數(shù)據(jù)的情況下實現(xiàn)回顧性門控控制。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術中磁共振成像門控對譜儀實時性要求較高而難以實現(xiàn)的技術問題，有必要提供一種對譜儀實時性要求較低而易于實現(xiàn)的磁共振成像門控系統(tǒng)。同時，也有必要提供一種對譜儀實時性要求較低的磁共振成像門控方法。也有必要提供一種對譜儀實時性要求較低的具有門控系統(tǒng)的磁共振成像設備。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種磁共振成像門控系統(tǒng)，其包括一主控模塊、 一譜儀模塊、一門控模塊及一監(jiān)控模塊。該主控模塊控制該譜儀模塊進行圖像數(shù)據(jù)采集以及控制該門控模塊進行門控數(shù)據(jù)采集，該門控模塊根據(jù)采集的門控數(shù)據(jù)生成門控標識，該譜儀模塊在采集數(shù)據(jù)時觸發(fā)數(shù)據(jù)采集標識，該監(jiān)控模塊獨立于該譜儀模塊之外。該監(jiān)控模塊接收并記錄該門控模塊輸出的門控標識及門控標識發(fā)生時刻，以及該數(shù)據(jù)采集標識及數(shù)據(jù)采集標識觸發(fā)時刻。圖像數(shù)據(jù)采集完畢后，該監(jiān)控模塊將記錄的門控標識及門控標識發(fā)生時刻與數(shù)據(jù)采集標識及數(shù)據(jù)采集標識觸發(fā)時刻輸出至該主控模塊，該譜儀模塊將圖像數(shù)據(jù)輸出至該主控模塊，該主控模塊根據(jù)所接收的門控標識及門控標識發(fā)生時刻與數(shù)據(jù)采集標識及數(shù)據(jù)采集標識觸發(fā)時刻將圖像數(shù)據(jù)和門控標識同步對應后進行重排。本發(fā)明還提供一種磁共振成像門控方法，其包括啟動門控模塊采集成像目標的門控數(shù)據(jù)，根據(jù)門控數(shù)據(jù)生成門控標識；啟動譜儀模塊采集圖像數(shù)據(jù)，并觸發(fā)數(shù)據(jù)采集標識；通過獨立于譜儀模塊之外的監(jiān)控模塊接收并記錄該門控標識及數(shù)據(jù)采集標識，同時記錄門控標識發(fā)生時刻及數(shù)據(jù)采集標識觸發(fā)時刻；依據(jù)門控標識及門控標識發(fā)生時刻與數(shù)據(jù)采集標識及數(shù)據(jù)采集標識觸發(fā)時刻將圖像數(shù)據(jù)和門控標識同步對應后進行重排。本發(fā)明還提供一種具有上述門控系統(tǒng)的磁共振成像設備。該磁共振成像設備包括主磁體、梯度線圈、射頻線圈及磁共振成像門控系統(tǒng)。該磁共振成像門控系統(tǒng)包括一主控模塊、一譜儀模塊、一門控模塊及一監(jiān)控模塊。該主控模塊控制該譜儀模塊進行圖像數(shù)據(jù)采集以及控制該門控模塊進行門控數(shù)據(jù)采集，該門控模塊根據(jù)采集的門控數(shù)據(jù)生成門控標識， 該譜儀模塊在采集數(shù)據(jù)時觸發(fā)數(shù)據(jù)采集標識，該監(jiān)控模塊獨立于該譜儀模塊之外。該監(jiān)控模塊接收并記錄該門控模塊輸出的門控標識及門控標識發(fā)生時刻，以及該數(shù)據(jù)采集標識及數(shù)據(jù)采集標識觸發(fā)時刻。圖像數(shù)據(jù)采集完畢后，該監(jiān)控模塊將記錄的門控標識及門控標識發(fā)生時刻與數(shù)據(jù)采集標識及數(shù)據(jù)采集標識觸發(fā)時刻輸出至該主控模塊，該譜儀模塊將圖像數(shù)據(jù)輸出至該主控模塊，該主控模塊根據(jù)所接收的門控標識及門控標識發(fā)生時刻與數(shù)據(jù)采集標識及數(shù)據(jù)采集標識觸發(fā)時刻將圖像數(shù)據(jù)和門控標識同步對應后進行重排。本發(fā)明的有益效果是通過獨立于譜儀模塊之外的監(jiān)控模塊對門控標識及門控標識觸發(fā)時刻進行記錄，可避免對負責圖像數(shù)據(jù)采集的譜儀模塊的運行產(chǎn)生干擾，降低了對譜儀的實時性要求，同時譜儀在采集數(shù)據(jù)的時候觸發(fā)數(shù)據(jù)采集標識，而且監(jiān)控模塊也將該數(shù)據(jù)采集標識及其觸發(fā)時刻一同記錄下來，可以實現(xiàn)譜儀采集時序與門控時序的同步，消除了時序不同步可能導致的數(shù)據(jù)排列錯誤。


圖1為本發(fā)明一種實施例的磁共振成像門控系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；圖2為本發(fā)明另一種實施例的磁共振成像門控系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；圖3為本發(fā)明一種實施例的磁共振成像門控方法的流程圖。
具體實施例方式下面通過具體實施方式
結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。本發(fā)明各實施例中，磁共振成像設備主要由主磁體、梯度線圈、射頻線圈、主控模塊、門控模塊、譜儀模塊等部分組成。其中主磁體用于提供均勻的基本磁場，梯度線圈用于提供隨位置變化的磁場，以便分辨不同的空間位置，射頻線圈用于發(fā)射激發(fā)脈沖使成像目標中的氫質(zhì)子發(fā)生躍遷和接收成像目標返回的MRI信號。本發(fā)明的主要目的在于提供一種對譜儀實時性要求較低的磁共振成像門控系統(tǒng)，在一個實施例中，采用獨立于譜儀模塊、門控模塊、主控模塊之外的一個專門的監(jiān)控模塊來記錄數(shù)據(jù)采集標識信號及門控標識，并利用外觸發(fā)信號實現(xiàn)門控模塊與譜儀模塊同步，從而譜儀模塊不再進行門控標識的記錄，降低了對譜儀模塊實時性的要求。在另外的實施例中，監(jiān)控模塊的功能也可以集成到原有的主控模塊或者門控模塊中。請參考圖1，是本發(fā)明一種實施例的磁共振成像門控系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。該磁共振成像門控系統(tǒng)包括一主控模塊100、一譜儀模塊102、一監(jiān)控模塊105及一門控模塊107。該主控模塊100用于接收監(jiān)控模塊105所記錄的門控標識和數(shù)據(jù)采集標識，也用于通過輸出門控控制信號來啟動和停止門控模塊107進行門控標識采集輸出，以及通過輸出譜儀控制信號來啟動和停止譜儀模塊102進行數(shù)據(jù)采集，同時主控模塊100也用于對采集到的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)重排及重建。門控模塊107用于采集人體生理信號，包括心電信號和呼吸信號，并根據(jù)人體生理信號生成門控標識，包括根據(jù)心電信號生成心電門控標識、根據(jù)呼吸信號生成呼吸門控標識，并將門控標識傳輸給監(jiān)控模塊105。譜儀模塊102用于接受主控模塊100 的數(shù)據(jù)采集、停止命令，并以一定間隔連續(xù)觸發(fā)數(shù)據(jù)采集，同時觸發(fā)數(shù)據(jù)采集標識并將其傳輸給監(jiān)控模塊105。監(jiān)控模塊105用于記錄整個采集時間內(nèi)的每次數(shù)據(jù)采集標識及數(shù)據(jù)采集標識觸發(fā)時刻、每次心電門控標識及其發(fā)生時刻、呼吸門控標識及其發(fā)生時刻，并在數(shù)據(jù)采集結(jié)束時將記錄的數(shù)據(jù)采集標識及其時刻、心電門控標識及其發(fā)生時刻、呼吸門控標識及其發(fā)生時刻返回給主控模塊100。譜儀模塊102主要由梯度場的發(fā)生控制、射頻發(fā)射以及磁共振信號的接受等部分構(gòu)成，其功能是發(fā)射射頻信號至被檢測目標(比如人體)使其產(chǎn)生可檢測信號，并接收這些可檢測信號。譜儀模塊102可按照穩(wěn)態(tài)梯度回波類成像序列固定發(fā)射射頻信號至被檢測目標，使用穩(wěn)態(tài)梯度回波類成像序列可獲得相對較快的成像速度。該門控模塊107負責采集被檢測目標的心電、呼吸等信息，并根據(jù)這些生理檢測信息生成對應的心電門控標識。比如在被檢測目標心臟背側(cè)測量其心電圖，根據(jù)心電波形實時計算出來的心電信號上的某個特定時刻即可生成一個門控標識，一般來說，心電信號是周期的，每次心電周期會有一個門控標識觸發(fā)。監(jiān)控模塊105是獨立于譜儀模塊102之外的一個功能模塊，在本實施例中，監(jiān)控模塊105也獨立于主控模塊100與門控模塊107之外。該監(jiān)控模塊105用于專門負責接收門控模塊107傳輸過來的心電門控標識以及呼吸門控標識，也就是門控模塊107實時的根據(jù)其所采集到的各類生理檢測參數(shù)生成門控標識傳輸給檢測模塊105，并同時由監(jiān)控模塊 105記錄門控標識的發(fā)生時刻。這樣一來，門控標識由監(jiān)控模塊105進行記錄，從而無需對譜儀模塊102的運行產(chǎn)生干擾，大大降低了對譜儀的實時性要求，同時譜儀在采集數(shù)據(jù)的時候觸發(fā)數(shù)據(jù)采集標識，而且監(jiān)控模塊105也將該數(shù)據(jù)采集標識及其觸發(fā)時刻一同記錄下來，可以實現(xiàn)譜儀采集時序與門控時序的同步，消除了時序不同步可能導致的數(shù)據(jù)排列錯誤。請參看圖2，是本發(fā)明一種實施例的磁共振成像門控方法的流程圖。首先主控模塊 100發(fā)送門控啟動命令到門控模塊107，門控模塊107開始采集人體的生理門控信息。門控模塊107對人體生理門控信息進行數(shù)據(jù)處理后產(chǎn)生門控觸發(fā)信號，主控模塊100接收到門控觸發(fā)信號后發(fā)送數(shù)據(jù)記錄命令到監(jiān)控模塊105，同時主控模塊100發(fā)送數(shù)據(jù)采集命令到譜儀模塊102。監(jiān)控模塊105接收到數(shù)據(jù)記錄命令后開始記錄數(shù)據(jù)采集標識、門控標識及其發(fā)生時刻，譜儀模塊102接收到數(shù)據(jù)采集命令后啟動掃描進行數(shù)據(jù)采集，系統(tǒng)進入采集模式，譜儀數(shù)據(jù)采集時序與門控時序同步。系統(tǒng)進入采集模式后，門控模塊107根據(jù)人體生理信號產(chǎn)生門控觸發(fā)信號，此模式下門控觸發(fā)信號不再傳遞給主控模塊100，而是傳輸給監(jiān)控模塊105。監(jiān)控模塊105根據(jù)觸發(fā)信號的標識位可識別當前觸發(fā)的門控標識類型，比如心電門控標識或者呼吸門控標識，并記錄保存該門控標識以及門控觸發(fā)時刻。譜儀模塊102每采集到一次數(shù)據(jù)，則觸發(fā)一次數(shù)據(jù)采集標識，監(jiān)控模塊105將此數(shù)據(jù)采集標識信號及其發(fā)生時刻也記錄并保存下來。 上述過程不斷重復，直到所有數(shù)據(jù)采集完畢。數(shù)據(jù)采集結(jié)束后，譜儀模塊102發(fā)送數(shù)據(jù)采集結(jié)束狀態(tài)給主控模塊100，同時返回圖像數(shù)據(jù)給主控模塊100。主控模塊100發(fā)送停止記錄命令給監(jiān)控模塊105，此時監(jiān)控模塊 105停止記錄，同時返回所記錄的門控標識、數(shù)據(jù)采集標識信號以及它們所對應的時刻等信息給主控模塊100，系統(tǒng)進入數(shù)據(jù)處理模式。在數(shù)據(jù)處理模式中，主控模塊100根據(jù)所記錄的門控標識、數(shù)據(jù)采集標識及其時刻來確定所采集到的數(shù)據(jù)與人體生理周期的時刻對應關系，然后對采集到的數(shù)據(jù)按照其所對應的人體生理周期時刻進行重新排列比如，將每一心跳周期中相同時刻的數(shù)據(jù)挑選出來用于重建一幅圖像。數(shù)據(jù)重排完畢后，主控模塊100對重排后的數(shù)據(jù)進行重建，得到所需的圖像。本實施例中同時進行了心電門控及呼吸門控，即可以根據(jù)這兩種不同的門控產(chǎn)生不同的數(shù)據(jù)重排結(jié)果，并可分別單獨重建出與各門控對應的圖像或者圖像組。關于數(shù)據(jù)重排的細節(jié)不在此詳述。請參看圖3，是本發(fā)明另一種實施例的磁共振成像門控系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。該實施例的磁共振成像門控系統(tǒng)包括一主控模塊300、一譜儀模塊302及一門控模塊305。該主控模塊300通過輸出門控控制信號來啟動和停止門控模塊307進行門控標識采集輸出、通過輸出譜儀控制信號來啟動和停止譜儀模塊302進行數(shù)據(jù)采集，同時也用于對采集到的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)重排及重建。與前面的實施例不同的是，該門控模塊將采集到的心電門控標識以及呼吸門控標識直接實時傳輸給該主控模塊300，該譜儀模塊302將數(shù)據(jù)采集標識實時傳輸給該主控模塊300，主控模塊300對心電門控標識、呼吸門控標識及數(shù)據(jù)采集標識進行記錄保存。數(shù)據(jù)采集結(jié)束后，譜儀模塊302發(fā)送數(shù)據(jù)采集結(jié)束狀態(tài)給主控模塊300，同時返回圖像數(shù)據(jù)給主控模塊300。此時主控模塊300停止記錄門控信息，進入數(shù)據(jù)處理模式。在數(shù)據(jù)處理模式中，主控模塊300根據(jù)所記錄的門控標識、數(shù)據(jù)采集標識及時刻來確定所采集到的數(shù)據(jù)的時刻及其和在人體生理周期中的位置，然后對采集到的數(shù)據(jù)進行重新排列。數(shù)據(jù)重排完畢后，主控模塊300對重排后的數(shù)據(jù)進行重建，即可得到所需的磁共振成像圖像。根據(jù)門控類型的不同，獲得的重建圖像也具有不同的意義，比如根據(jù)心電門控可以重建出多幅對應心電周期不同時刻的圖像，借此可對比周期中不同時刻所成像的差異。以上是本發(fā)明磁共振成像門控系統(tǒng)及方法的部分實施例，在實際使用中，還可以根據(jù)需要在本發(fā)明構(gòu)思下做一些變化。比如，監(jiān)控模塊的功能也可以集成到門控模塊中；監(jiān)控模塊也可以只記錄所有門控標識及發(fā)生時刻、第一次數(shù)據(jù)采集標識及時刻號，因為數(shù)據(jù)采集的周期固定且連續(xù)的，可以根據(jù)采集周期計算數(shù)據(jù)采集的時刻，來代替監(jiān)控模塊的記錄。另外，本發(fā)明也可以只進行心電門控的控制，或者只進行呼吸門控的控制，以及其他類型門控的控制。本發(fā)明實施例中的譜儀模塊在本領域中通常也成為譜儀，可以獨立的儀器的形式存在。 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種磁共振成像門控系統(tǒng)，其包括一主控模塊、一譜儀模塊及一門控模塊，該主控模塊控制該譜儀模塊進行圖像數(shù)據(jù)采集以及控制該門控模塊進行門控數(shù)據(jù)采集，該門控模塊根據(jù)采集的門控數(shù)據(jù)生成門控標識，其特征在于，還包括一監(jiān)控模塊，其獨立于該譜儀模塊之外，該監(jiān)控模塊接收并記錄該門控模塊輸出的門控標識及門控標識發(fā)生時刻，該譜儀模塊在采集數(shù)據(jù)時觸發(fā)數(shù)據(jù)采集標識，該監(jiān)控模塊接收并記錄該數(shù)據(jù)采集標識及數(shù)據(jù)采集標識觸發(fā)時刻，該監(jiān)控模塊將記錄的門控標識及門控標識發(fā)生時刻與數(shù)據(jù)采集標識及數(shù)據(jù)采集標識觸發(fā)時刻輸出至該主控模塊，該譜儀模塊將圖像數(shù)據(jù)輸出至該主控模塊，該主控模塊根據(jù)所接收的門控標識及門控標識發(fā)生時刻與數(shù)據(jù)采集標識及數(shù)據(jù)采集標識觸發(fā)時刻將圖像數(shù)據(jù)和門控標識同步對應后進行重排。
2.如權利要求1所述的磁共振成像門控系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控模塊獨立于該主控模塊與該門控模塊之外。
3.如權利要求1所述的磁共振成像門控系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控模塊集成于該主控模塊。
4.如權利要求1所述的磁共振成像門控系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控模塊集成于該門控模塊。
5.如權利要求1-4任意一項所述的磁共振成像門控系統(tǒng)，其特征在于該譜儀模塊每進行一次數(shù)據(jù)采集則觸發(fā)一次數(shù)據(jù)采集標識。
6.如權利要求5所述的磁共振成像門控系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控模塊記錄所有數(shù)據(jù)采集標識及數(shù)據(jù)采集標識觸發(fā)時刻。
7.如權利要求5所述的磁共振成像門控系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控模塊僅記錄第一次數(shù)據(jù)采集標識及數(shù)據(jù)采集標識觸發(fā)時刻。
8.—種磁共振成像門控方法，其特征在于，包括如下步驟啟動門控模塊采集成像目標的門控數(shù)據(jù)，根據(jù)門控數(shù)據(jù)生成門控標識；啟動譜儀模塊采集圖像數(shù)據(jù)，并觸發(fā)數(shù)據(jù)采集標識；通過獨立于譜儀模塊之外的監(jiān)控模塊接收并記錄該門控標識及數(shù)據(jù)采集標識，同時記錄門控標識發(fā)生時刻及數(shù)據(jù)采集標識觸發(fā)時刻；依據(jù)門控標識及門控標識發(fā)生時刻與數(shù)據(jù)采集標識及數(shù)據(jù)采集標識觸發(fā)時刻將圖像數(shù)據(jù)和門控標識同步對應后進行重排。
9.如權利要求8所述的磁共振成像門控方法，其特征在于，譜儀模塊每采集一次圖像數(shù)據(jù)則觸發(fā)一次數(shù)據(jù)采集標識。
10.如權利要求9所述的磁共振成像門控方法，其特征在于，監(jiān)控模塊記錄所有數(shù)據(jù)采集標識及數(shù)據(jù)采集標識觸發(fā)時刻。
11.如權利要求9所述的磁共振成像門控方法，其特征在于，監(jiān)控模塊僅記錄第一次數(shù)據(jù)采集標識及數(shù)據(jù)采集標識觸發(fā)時刻。
12.一種磁共振成像設備，其包括主磁體、梯度線圈、射頻線圈及磁共振成像門控系統(tǒng)， 其特征在于，所述門控系統(tǒng)是權利要求1-7任意一項所述的磁共振成像門控系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磁共振成像設備及其門控系統(tǒng)與方法。該磁共振成像門控系統(tǒng)包括一主控模塊、一譜儀模塊、一門控模塊及一獨立于該譜儀模塊之外的監(jiān)控模塊。該門控模塊根據(jù)采集的門控數(shù)據(jù)生成門控標識，該譜儀模塊在采集數(shù)據(jù)時觸發(fā)數(shù)據(jù)采集標識，該監(jiān)控模塊接收并記錄該門控模塊輸出的門控標識及門控標識發(fā)生時刻以及該數(shù)據(jù)采集標識及數(shù)據(jù)采集標識觸發(fā)時刻，并將其一并輸出至該主控模塊，該譜儀模塊將圖像數(shù)據(jù)輸出至該主控模塊，該主控模塊根據(jù)所接收的門控標識及門控標識發(fā)生時刻與數(shù)據(jù)采集標識及數(shù)據(jù)采集標識觸發(fā)時刻將圖像數(shù)據(jù)和門控標識同步對應后進行重排。本發(fā)明的磁共振成像門控系統(tǒng)可利用實時性較低的譜儀模塊實現(xiàn)門控控制。
文檔編號A61B5/055GK102525459SQ20101060961
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權日2010年12月28日
發(fā)明者徐濤, 武志剛 申請人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司