用于全面的可植入装置安全测试和患者安全监测的磁共振系统和方法-山东亚星游戏官网机床有限公司

专利名称：用于全面的可植入装置安全测试和患者安全监测的磁共振系统和方法
技术领域：
下文涉及磁共振技术。下文在磁共振成像和光谱学中有说明性应用，并特别参考其进行描述。但是，下文也将适用于其他磁共振应用。
背景技术：
用于成像等的磁共振(MR)的诊断或临床应用的困难是与特定的植入装置不兼容。这样的植入装置可以是永久性的或半永久性的，例如心脏起搏器、矫形关节植入物等；或者可以是临时插入的植入装置，例如介入式器械(例如，导管或活检针)。出于MR安全的目的，通常将植入装置分类为如下之一 “MR安全”，其意味着植入物不包含金属或其他导电材料；“MR附条件”，其意味着植入物包含至少一些导电材料但尽管如此仍被评估为对于MR而言至少在特定约束条件下是安全的(即，用于MR环境中是安全的)；以及“MR不安全”，其意味着植入物包含至少一些导电材料并被认为是与MR不兼容的。对于MR附条件植入装置，一种条件通常涉及到静态磁场强度。例如，可以认为MR附条件装置对于采用1. 5特斯拉的磁场的MR成像是安全的，但认为对于采用3特斯拉或更高磁场的MR成像是不安全的。其他条件可能涉及到由MR序列产生的比吸收率(SAR)、最大磁场梯度摆率(slew rate)等。对于取决于MR序列的条件，可能难以判断植入装置是否与利用特定组序列参数执行的给定MR序列兼容。此外，如果植入装置与其假定配置有些不同，一般认为对于以给定组参数工作的给定MR序列为安全的MR附条件植入装置可能变成不安全的。例如，如果心脏起搏器的电气引线之一被破坏，对于给定MR过程而言安全的MR附条件心脏起搏器可能变成不安全的。而且，如果一个装置恰好具有与磁共振频率完全匹配的固有共振频率，而另一个装置恰好具有相对于磁共振频率稍微“偏共振(off-resonance) ”的固有共振频率，很明显相同的植入装置对于MR激励可能具有悬殊的响应。MR附条件或MR不安全装置的主要风险是MR过程产生的电磁场可能在植入装置的导电部分中诱发电流，后者又可能导致植入装置的导电部分附近被局部加热。因为植入装置在对象体内，迄今为止要动态地评估MR是否与植入装置交互作用以产生不安全状况是困难的或不可能的。已知通过监测与植入装置一起放置(例如，嵌入其中或附着于其上)的温度传感器来检测植入装置的发热。这种方式有其不足之处。例如，它增加了植入装置的复杂性，还仅仅提供了局部的温度测量，可能无法检测远离温度传感器的植入装置部分的局部发热。此外，通常认为允许植入装置在患者、考古学干尸或其他敏感对象体内发热是不安全的。结果到温度传感器检测到发热的时候，可能已经存在不安全状况了。

发明内容
根据这里作为范例所示出和描述的某些说明性实施例，一种磁共振方法包括
4(i)对校准对象执行磁共振过程；(ii)至少在操作(i)的射频发射阶段期间检测拾取线圈(PUC)信号；以及(iv)基于由操作(ii)检测到的PUC信号特性产生针对所检测到的PUC信号的不安全条件标准。根据这里作为范例所示出和描述的某些说明性实施例，一种磁共振方法包括(ν)对包含植入装置的对象执行磁共振过程；(vi)至少在操作(ν)的射频发射阶段期间检测PUC信号；以及(vii)监测满足不安全条件标准的、由操作(vi)中检测到的PUC信号指示的操作(ν)期间的不安全条件。根据这里作为范例所示出和描述的某些说明性实施例，公开了一种安全监测器，其被配置成执行根据紧前方一段中所述的操作。根据这里作为范例所示出和描述的某些说明性实施例，公开了一种存储介质，其存储可由数字处理器执行的指令，以执行紧前方两段之一或两者中阐述的操作。根据这里作为范例所示出和描述的某些说明性实施例，公开了一种磁共振系统，其包括磁共振扫描器和处理器，处理器被配置成与磁共振扫描器协同地工作以执行根据紧前方两段之一或两者中阐述的磁共振方法。一个优点在于，对植入装置的整个体积迅速评估植入装置的初发发热。另一个优点在于，同时对植入装置的所有部分进行实时安全监测。另一个优点在于提供一种漏检局部加热的可能性减小的安全监测。在阅读和理解以下详细描述后，本领域的普通技术人员将认识到更多优点。

附图的作用在于对优选实施例进行说明，不应认为其对本发明构成限制。在各附图中采用的对应附图标记表示所述附图中的对应元件。图1图解示出了结合了安全监测器的磁共振系统；图2图解示出了由图1的系统适当执行的方法，以建立不安全条件指示符，该指示符被配置成检测植入装置任何部分中的初发不安全条件；图3图解示出了由图1的系统适当执行的方法，以利用图2的方法产生的不安全条件指示符来监测不安全条件；图4绘示了一些实验性校准数据；图5绘示了一些实验性对象数据。
具体实施例方式参考图1，磁共振系统包括磁共振扫描器10，例如图示的Achieva 磁共振扫描器(可以从荷兰 Eindhoven 的 Koninklijke Philips Electronics N. V.购买)或 htera 或 Panorama 磁共振扫描器(两者也可以从 Koninkli jke Philips Electronics N. V.获得)，或另一种商业上可获得的磁共振扫描器或非商用磁共振扫描器等。在典型实施例中，磁共振扫描器包括内部部件(未示出)，例如产生静态(Btl)磁场的超导或电阻式主磁体，用于在静态磁场上叠加选定的磁场梯度的成组磁场梯度线圈绕组，用于在选定(典型为咕磁共振，不过也想到了作为1H磁共振的替代或补充的另一种磁共振核)的频率产生射频(B1)场以激励磁共振的射频激励系统，以及包括射频接收线圈的射频接收系统，或用于检测从对象发射的磁共振信号的多个(例如，两个、三个、四个、八个、十六个或更多线圈)射频接收线圈的阵列。磁共振扫描器10受磁共振控制�？�12的控制，以执行产生磁共振激励的磁共振序列，执行通常由磁场梯度产生的空间编码并采集磁共振信号读出结果。为了成像，重建�？�14重建所采集的空间编码的磁共振信号以产生一个或多个磁共振图像，磁共振图像被存储在磁共振图像存储器16中。对于诸如频谱检查的其他应用，除了重建�？�14之外或作为其替代，可以采用其他适当的后期采集处理(即，后期处理)硬件。将部件12、14、16适当地实现为在所图示的计算机18的数字处理器(未示出)上执行的软件，或模拟、数字或混合式专用集成电路(ASIC)等。为了在对象包括MR附条件植入装置时支持安全监测，提供了安全监测�？�20，例如可以将其实现为所图示计算机18的数字处理器上执行的软件。MR附条件植入装置可以是永久性的或半永久性的，例如心脏起搏器、矫形关节植入物等；或者可以是临时插入的植入装置，例如介入式器械(例如，导管或活检针)。在后一种情形的典型范例中，在介入过程期间采用介入式器械，该介入过程被磁共振成像监测，磁共振成像在MR控制�？�12的控制下由磁共振扫描器10执行。由安全监测�？�20实施的安全监测采用拾取线圈(PUC)信号监测。拾取线圈放在射频接收线圈附近，或者拾取线圈放在多通道线圈阵列的每个射频接收线圈元件附近。每个拾取线圈都连接到专用的监测输入，用于监测PUC信号，从而可以监测线圈阵列的每个线圈元件的电流。在磁共振序列的发射阶段期间，典型地使接收线圈失谐以避免接收线圈超负荷。不过，不论是否有失谐或因为失谐失败，发射的一个射频脉冲、多个脉冲或脉冲群可能在接收线圈中诱发一些电流。这个感生电流被一个或多个拾取线圈检测到，作为PUC信号。然后可以作为响应执行适当的补救措施，例如终止磁共振序列、更换或修理检测到的故障接收线圈等。有时也将拾取线圈用于各种系统校准目的。由一个或多个拾取线圈检测到的PUC信号一般指示与拾取线圈耦合的MR序列的发射阶段感生的电流。这样，PUC信号可以指示在植入装置的导电部分中流动的电流，因为这些电流也可以与拾取线圈耦合。不过，任何给定拾取线圈和植入装置导电部分中流动的电流之间的电磁耦合的量被一些因素复杂化，例如线圈到植入装置的距离、电流和拾取线圈的相应取向、植入装置的导电部分的详细几何形状、对象的介入组织等。同时，因为植入装置设置于对象内部，通常认为MR过程期间植入装置的任何部分的任何发热都是安全问题。因此，在MR过程期间使用PUC信号对植入装置进行安全监测取决于可靠地将PUC信号特性与植入装置至少一部分的初发发热相关联。为此目的，安全监测模块20包括安全校准子�？�22，其使如下的(1)和(2)相关起来(1)在包含或以其他方式包括植入装置的体模或其他校准对象进行MR过程的同时检测到的PUC信号，(2)通过利用被配置成检测由MR过程在植入装置的任何部分中诱发的温度变化的MR序列、由校准对象的三维温度测绘所测得的温度。子�？�22能够采用基本任何适当的MR温度测绘序列24，例如基于质子共振频率(PRF)的MR温度测绘序列，其基于1H质子共振频率的已知温度依从性而工作。与积分温度传感器不同的是，MR温度测绘序列对整个植入装置进行测绘，从而即使在温度上升高度局域化时也检测到植入装置任何部分的温度上升。安全校准子�？�22基于使检测到的PUC信号的PUC信号特性与通过MR温度测绘检测到的温度变化(通常为温度升高)相关来产生对于检测到的PUC信号的不安全条
6件标准30。相关的PUC信号特性例如可以包括如下一种或多种PUC信号幅度；PUC信号相位；基于在操作期间检测到的多个PUC信号识别的拾取线圈之间的线圈-线圈的耦合；等等。可以关于PUC信号特性的绝对值相关，或者可以关于PUC信号特性的分数(例如百分数)变化相关。继续参考图1，一旦完成了校准，就从MR扫描器10取出体模并由对象取代，对象例如是人类对象、兽医学对象、临床前期研究对象、考古学干尸等，并且，对象经历MR过程。安全监测�？�20还包括PUC信号监测器32，在对象经历MR过程时，PUC信号监测器32监测来自一个或多个拾取线圈的每个的PUC信号。在MR序列的发射阶段期间执行这种监测，可以在MR序列的重复时间(TR)期间重复该发射阶段。将发射阶段期间检测到的PUC信号与“潜在不安全条件”检测器34的不安全条件标准(也称为“不安全条件检测器”)比较。只要PUC信号不满足不安全条件标准30，MR过程就继续下去。不过，如果不安全条件检测器34检测到不安全条件(其由PUC信号满足不安全条件标准30来指示)，那么调用不安全条件响应子�？�36以执行一个或多个补救措施，例如终止MR过程，提供显示的警报以通知MR操作人员潜在不安全条件，等。想到的另一种不安全条件响应是利用减小植入装置发热可能性的修改的MR序列继续MR过程。例如，可以减小射频发射功率以便减小SAR。可以在用户授权之后任选地执行该后一种响应，例如，临时终止过程并显示警告，警告包括用户停止或以修改的MR序列继续的选项。还想到不安全条件响应子�？�36无需用户介入自动修改MR过程，例如，通过修改MR序列参数并使用监测部件32、34的输出作为反馈而为了安全来优化序列参数。在这后一种配置中，任选地由警报指示器通知用户不安全条件，其还指示出由不安全条件响应子�？�36采取的自动补救措施。有利地，可以实时对经历MR过程的对象进行安全监测。在一些实施例中，在执行MR过程期间在计算机18的显示器18a上实时显示被监测的PUC信号特性。任选地，随着PUC信号特性的实时显示，可以与PUC信号特性的实时显示以视觉上可察觉的关系显示不安全条件标准30。例如，可以作为时间的函数描记PUC信号特性，并且如果不安全条件标准30是阈值水平，那么可以在描记图上适当地将不安全条件标准30表示为阈值水平的水平线。继续参考图1，并进一步参考图2，校准过程的说明性范例开始于操作C0(这里有时也称为“对象加载操作”)，其中向MR扫描器10中加载包含或以其他方式包括植入装置的体模或其他校准对象(可以是人类或兽医学对象)。如果将体模用作校准对象，那么优选将体模配置成模仿对象，并模仿植入装置在对象体内放置的位置、取向和其他相关方面。例如，如果要监测的对象是人类对象且植入装置为心脏起搏器，那么体模可以适当地是包括脂肪-水乳剂填充的标准ASTM体模，其中设置与人类对象体内心脏起搏器相同制造型号的心脏起搏器，在体模中的放置模拟在人类对象体内的放置，优选包括起搏器导线的延伸，其方式模拟人类对象体内植入的操作性起搏器的方式。模拟需要模拟对于MR过程而言相关的对象那些方面以及其对对象和植入装置的效果。例如，体模应当具有模拟人类对象的一般形状和尺寸，但体模不需要具有人类对象的详细面部特征，并且如果预计衣物不影响MR过程，可以省略人类对象穿戴的衣物，等等。类似地，尽管在体模中使用与在人类对象中相同的起搏器是有利的，但也想到过采用相似的模型，其仅在不大可能对MR过程或起搏器中的电流诱发有显著影响的方面有所不同。然后在操作Cl (这里有时也称为“操作(i)”或“MR过程操作”)中执行预计的MR过程(亦即，旨在对人类对象执行的MR过程)。至少通过采用的MR序列定义MR过程。对体模执行预计的MR过程的操作Cl可能需要精确地执行如预计的那样对对象所执行的预计的MR过程，或者可能需要执行具有一些修改的预计的MR过程。例如，在正向对象体内注入大量射频功率时的发射阶段期间最可能发生植入装置导电部分的感应发热，而在接收阶段期间，可能注入较少的功率。在这种情况下，对体模执行预计的MR过程的操作Cl可能需要执行发射操作，同时省略或缩短读出阶段。另一方面，如果读出阶段采用大的磁场梯度摆率，例如在回波平面成像(EPI)读出中可能是这种情况，那么对体模执行预计的MR过程的操作Cl应当优选包括EPI读出或需要大的磁场梯度摆率的其他读出。如果预计的MR过程是植入装置为插入对象体内的导管或活检针的介入过程，那么对体模执行预计的MR过程的操作Cl应当优选包括以模拟预计的向介入过程的对象体内插入导管或活检针的方式向体模中插入导管或活检针。在对体模执行预计的MR过程的操作Cl期间，由PUC信号监测器32执行操作C2(这里有时也称为“操作(ii)”或“PUC信号监测操作”)。操作C2包括至少在射频发射阶段期间检测拾取线圈(PUC)信号。任选地，如果采用有一定可能在植入装置导电部分中感生电流的EPI或其他读出，也可以在读出阶段期间或预计的MR过程中可能导致这种电流感生的其他部分期间执行操作C2。为了在对体模执行预计的MR过程的操作Cl期间监测植入装置的温度，执行操作C3(这里有时也称为“操作(iii) ”或“温度测绘操作”)，其包括利用配置成检测由操作Cl在植入装置任何部分中诱发的任何温度升高的磁共振序列对体模执行三维温度测绘。配置温度测绘操作C3以检测由操作Cl在植入装置的任何部分中诱发的任何温度升高至少需要在时间上足够接近预计过程Cl的发射阶段来执行温度测绘操作C3，使得在执行温度测绘操作C3之前，任何诱发的温度升高仍未消散。例如，在一些实施例中，可以在省略读出阶段的情况下执行预计的过程Cl，并且可以执行温度测绘操作C3以替代读出阶段。此外，任选地配置温度测绘操作C3，以采用快速温度测绘序列，例如基于快速PRF的MR温度测绘序列，来检测操作Cl在植入装置任何部分中诱发的任何温度升高。在一些实施例中，利用比人类对象或应当限制SAR曝光的其他对象的温度测绘可行的更大的磁场梯度等来获得增强的温度测绘速度。不过，应当仔细确保温度测绘序列自身不会在植入装置的导电部分中感生电流。操作C2，C3提供了用于使PUC信号特性与植入装置任何部分中的温度升高相关的校准信息。通过操作或操作组C4进行这种相关(这里有时也称为“操作(iv)”或“相关操作”)，由此基于使由PUC信号监测操作(ii)C2检测到的PUC信号特性与由温度测绘操作(iii) C3检测到的温度升高相关来产生用于检测到的PUC信号的不安全条件标准。更具体而言，第一子操作Wa识别与由温度测绘操作C3指示的、植入装置任何部分的发热的可观测到的起始或其他选定的最小度量相关的PUC信号特性。因为一般认为植入装置任何部分的发热是不安全的，所以由温度测绘操作C3指示的植入装置任何部分的发热的可观测到的起始或其他选定最小度量应当基于在任何给定时间植入装置温度测绘图中任何地方的最大局部温度。任选地，可以采用随着时间段进行平滑化、曲线拟合或温度数据的其他处理，以减小将错误的温度“标志(blip) ”误解为物理上局部的温度上升的可能性。子操作C4a的输出是PUC信号特性，其指示温度上升的起始或其他“开始”。不过，一般认为植入装置任何部分的发热是不安全的，应当优选在由MR温度测绘可以检测到初发发热之前将其检测到。而且在通过PUC信号特性观测到的电流感生的起始和由MR温度测绘操作C3观测到的随之的局部发热之间可能存在有限时间的滞后。至少由于这些原因，在第一次可观测温度升高时采用由子操作C4输出的PUC信号特性作为不安全条件标准可能提供太少的安全余量。在图2所图示的实施例中，在子操作Wa之后继之以任选的另一子操作C4b，其中加入安全余量以产生最终的不安全条件标准30。操作C4依赖于对植入装置的至少一部分的温度升高检测。另一方面，优选在对对象执行时配置预计的MR过程以避免植入装置任何部分的任何发热。安全监测的目的是检测异常状况，其中尽管医务人员采取了预防措施，初发发热也可能开始发生。因此，对于对体模执行期望MR过程的MR过程操作Cl中使用的MR序列，可以利用不同参数重复校准操作C1，C2、C3。典型地，从一次迭代到下一次迭代，增大参数，例如发射阶段期间使用的射频励磁功率、磁场梯度摆率或其他参数，以逐渐增大SAR或以其他方式逐渐提高在植入装置导电部分中感生电流的可能性。如果将体模用作校准对象，那么对体模的健康或完整性并不关心，因此，可以在校准操作Cl、C2、C3的每次迭代中增大这样的参数，直到温度测绘操作C3检测到植入装置的至少一个部分中的温度上升。如果使用人类校准对象，那么应当通过迭代温度测绘操作C3来监测参数调节，以确保人类校淮对象的安全。类似地，如果校准对象是体模，那么不关心体模的健康或完整性使得能够任选地以相对高SAR设置等执行温度测绘操作C3，只要温度测绘操作C3自身不会诱发植入装置的导电部分发热即可。通过这种方式，与对人类或动物对象执行类似操作相比，可以对体模相对迅速地执行温度测绘操作C3。这又使得能够迅速检测植入装置发热的起始。基于PRF的MR温度测绘一般是用于MR温度测绘/成像的可靠方法，条件是其他瞬时相位演变(transient phase evolution)(例如运动和系统漂移)的其他源，可以被补偿或保持可以忽略。为了校准操作C3的目的，通常不关心运动，因为体模是无生命对象。可以通过利用脂肪-水乳剂填充体模来补偿系统漂移，例如静态(Btl)磁场中的变化，因为脂肪没有质子共振频率的微弱温度依从性。不过，脂肪信号具有其他依从性，例如对静态(Btl)磁场的依从性，可以对其监测，从而可以针对这些效果在空间上补偿水PRF测量。通过将偏共振的高SAR预脉冲与基于实际PRF的MR温度测绘序列交错来提供可调节的SAR，其典型地具有低或中SAR。图1和2所示的校准采用三维温度测绘操作C3来检测不安全PUC信号特性，从该信号导出不安全条件标准30。这种方式涉及肯定地产生不安全条件(出于安全原因，优选在体模中)并基于这种确定性不安全条件信息确定不安全条件标准30。例如，在使植入装置有资格作为针对指定MR成像条件是MR附条件时，这种方式是有用的。例如，制造商能够采用图2的校准来确定性地证实针对制造商的植入装置的MR安全操作窗口，其中不安全条件标准30勾勒出了该MR安全操作窗口。也可以使用除了图1和2的三维温度测绘方式之外的其他方式来确定不安全条件标准30。例如，在另一种方式中，用没有植入装置的或本来预先确定了预计的磁共振过程对其而言是安全的人类对象替代包含植入装置的体模。类似于对象加载操作C0，将这种“安全”人类对象加载到MR扫描器10中，并类似于MR过程操作Cl来执行预计的MR过程，类似于PUC信号监测操作C2来监测PUC信号，不过，任选地忽略MR温度测绘操作C3，因为事先知道该MR过程对于这位人类对象是安全的。在这种替代方式中如下修改相关操作C4。已知检测到的PUC信号特性(例如，PUC信号幅度、PUC信号相位、PUC信号交叉耦合等)代表“安全”PUC信号特性，因为已知预计的MR过程对于这位安全人类校准对象是安全的。然后将不安全条件标准30适当定义为与通过类似于PUC信号监测操作C2的PUC信号监测检测到的PUC信号特性之间的选定偏差(例如，百分比偏差)。通过这种替代方式产生的不安全条件标准30与植入装置无关，因为校准未利用植入装置。不过，针对“安全”人类校准对象检测到的PUC信号特性可能取决于人类校准对象的体型(身体大小、体重、身体高宽比等)。因此，优选为各种不同体型的“安全”人类校准对象执行这种替代校准方式，以便针对各种不同体型确定安全PUC信号特性和对应的不安全条件标准30。如果此外在校准中还使用多个给定体型“箱”的对象，那么可以使用给定体型“箱”的多个对象之间PUC信号特性的方差或扩展度(spread)来选择与定义不安全条件标准30的平均PUC信号特性的偏差。例如，如果对于落在选定体型箱之内的人类校准对象的平均PUC信号幅度为&，偏差为士5%，那么可以将不安全条件标准30例如设置成落在已知的&士5% “安全”范围外部的任何PUC信号幅度。继续参考图1，并进一步参考图3，监测施加到对象的MR过程的说明性范例开始于对象插入操作M0，该操作中将对象加载到MR扫描器10中。对象也包含植入装置(亦即，已植入其中)。预期对象体内的植入装置与体模中的植入装置相同(例如，在校准之后从体模取出并随后植入对象中)。不过，更典型的是，对象体内的植入装置与体模中的植入装置不是相同装置，但至少就在MR下的类似的特性而言是类似装置。例如，对象体内的植入装置可以是与体模中的心脏起搏器不同的心脏起搏器，但两种心脏起搏器可以是相同的制造型号，或者两者都可以是类似的制造型号(例如，大致相同的尺寸和尺度，从两个心脏起搏器延伸相同数量和布置的引线或导线，等等)。在操作M5(这里有时也称为“操作(ν)”或“预计的MR过程操作”)中执行预计的MR过程。预计的MR过程典型地具有实用目的，例如采集对象的MR图像，或监测或跟踪介入式器械插入对象体内，或通过MR光谱学采集关于对象的新陈代谢信息，等等。在对对象执行预计的MR过程的操作C5期间，由PUC信号监测器32执行操作M6(这里有时也称为“操作(vi)”或“PUC信号监测操作”)。操作M6包括至少在射频发射阶段期间检测拾取线圈(PUC)信号。任选地，如果采用有一定可能在植入装置导电部分中感生电流的EPI或其他读出，也可以在读出阶段期间或预计的MR过程中可能导致这种电流感生的其他部分期间执行操作M6。在操作M7(这里有时也称为“操作(Vii) ”或“不安全条件监测操作”)中，潜在不安全条件检测器34监测PUC信号以确定PUC信号特性是否满足不安全条件标准30。只要操作M7未检测到不安全条件，执行预计的MR过程的操作M5就继续进行。不过，如果操作M7检测到不安全条件，那么调用不安全条件响应子�？�36以执行终止操作M10，其发送终止信号，令执行预计的MR过程的操作M5终止，并提供适当的人可察觉的警报或通知，以通知MR系统操作员检测到潜在的不安全条件。任选地，还执行操作Mil (在这里有时也称为“温度记录操作”)，其包括执行在校准操作C3中使用的MR温度测绘序列(参见图幻，但具有低SAR设置，并记录所采集的对象温度测绘图。温度记录操作Mll对于对对象体内植入装置的实际发热(如果有的话)存档可能是有用的。因为在操作C4b中向不安全条件标准30增加了安全余量(参见图幻，所以有可能由操作Mll检测不到植入装置任何部分的可测量温度上升。这样提供了保证，即操作M6、M7进行的初发不安全状况的早期检测以及后续终止操作MlO确保了对象很可能不遭受任何伤害或损伤。补救措施M10、Mll是说明性的，并且预期使用其他补救措施，例如以经调节的参数，继续进行MR序列，以减小植入装置发热的可能性。由监测部件30、34执行的监测操作M6、M7能够以各种方式工作。在一种方式中，独立地监测一个或多个拾取线圈的PUC信号值，并将每个PUC信号与对应于该PUC信号的不安全条件标准比较。如果有多个拾取线圈(例如，与发射线圈阵列的元件相对应)，那么潜在不安全条件检测器34能够作为对满足其对应不安全条件标准的任何PUC信号的响应而适当检测不安全条件。或者，可能要求两个或更多PUC信号(或三个或更多PUC信号等等)满足它们对应的不安全条件标准，以便指示不安全条件。这后一种方式相对于“小故障”或PUC信号的其他异常测量值提供了鲁棒性。如果监测多个拾取线圈，那么还预期在评估PUC信号以查找不安全条件时考虑交叉耦合参数。例如，在一种方式中，一个发射通道一次发送一个短脉冲，并响应于该脉冲监测PUC信号，并且针对每个发射通道重复这个操作，以产生“系统矩阵”，其矩阵元(i，j)表示第i个(ith)和第j个(jth)发射通道之间的交叉耦合。不限于任何特定的工作原理，据信与单个拾取线圈的响应相比，交叉耦合可能对植入装置发热具有更大的灵敏度，因为植入装置一部分中流动的电流能够对拾取线圈之间的交叉耦合有强烈贡献。在这些实施例中，将不安全条件标准30体现为交叉耦合参数阈值，并如已经参考图2所述对其进行适当校准，其中与MR检测的发热对应的PUC信号特性Wa是系统矩阵元的值。返回参考图1，可以由任何适当编程的数字处理器或数字处理器和专用集成电路(ASIC)的组合实现所公开的�？�12、14、20。在一些实施例中，安全监测�？�20是MR控制�？�12的部件，例如两者都由单一处理器实现，而在其他实施例中，可以由分立的处理器实现�？�12、20。重建�？�14可以以各种方式与MR控制�？�12在一起实现，与安全监测�？�20 —起实现，或实现为第三分立处理器。此外，在存储介质实施例中，诸如磁盘、光盘、静电存储器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、其不同组合等存储介质存储可以由数字处理器执行的指令，以执行所公开的磁共振方法的一个或多个实施例。在一些说明性实施例中，可以由一个或多个数字处理器适当地实现所公开的�？�12、14、20，数字处理器是所图示计算机18的部件，并且由软件编程控制以执行所公开磁共振方法的一个或多个实施例，所述软件存储在硬盘驱动器、光盘或计算机其他存储介质或可以为计算机18访问的存储介质上。接下来描述一些实际执行的安全监测操作。对于这些实验而言，使用整体3T MR扫描器(基于Achieva 磁共振扫描器，可从Philips Healthcare Netherlands获得)。为扫描器装备八个并行射频发射通道(这里使用的词语“并行”是指采用多通道发射RF线圈的“并行成像”的概念)和具有八个拾取线圈(PUC)的8通道实时射频发射监测系统，以测量多通道身体线圈(MBC)的八个RF发射元件的每个的复合电流。在实验之前校准PUC，以具有相同的信号强度和强度输出。MR扫描器还配备有改进的患者台，允许在MR数据采集期间连续、可再现的台运动。这些实验的预计的MR序列采用了低SAR扫描(FFE，TR= 160ms，TE = 3. 5ms, α = 30°，整体SAR < 0. Iff/kg)，在患者支撑系统的自动控制下，体模或对象移动到最终成像位置，以50mm/s的恒定(可调节)速度推进。为了进行体模校准，使用了若干心脏起搏器装置，其具有不同类型和长度的连接的或断开的引线(后者模拟破坏的引线)。他们被设置在筒状填充水的体模中，并移动到MR扫描器中，同时利用拾取线圈监测。对于这些实验，在实时图形用户界面(⑶I)上显示射频发射脉冲期间检测到的PUC信号，以用于可视检查。针对心脏起搏器装置在MR扫描器中的不同位置，并且针对装置在固定位置时高SAR MR序列，重复进行实验。为了在这些实验期间进行验证，与利用在起搏器引线尖端处的光纤测温设备(美国加州Santa Clara的Luxtron790, LumaSense Technologies)进行测温的同时，采集PUC信号。如图1-3所示，一般不需要或不使用这样的光纤测温传感器，因为MR温度测绘提供了整个植入装置的更完整温度信息。温度测绘操作C3采用了单切片梯度回波EPI序列(TR = 100ms, TE = 15ms, FOV300 X 300mm3，体素尺寸2. 5X2. 5 X 6mm3，倒倾角=40° )。增加偏共振频率为1 IOOHz、倒倾角为1000度的偏共振磁化传递对比(MTC)预脉冲以将全身SAR调节到4. OW/kg。经由实时交互GUI控制温度测绘实验，在GUI上，彩色图像叠加于幅度图像。它采用了具有基于选择性脂肪成像的额外漂移校正的常规PRF RM温度测绘。参考图4，这些实验中的大多数装置导致PUC信号中容易检测到的变化。图4描记了在利用可移动对象台移动体模时PUC信号特性(归一化的振幅)相对于位置(以厘米为单位)的关系。在这种情况下，在拾取线圈最接近植入的起搏器时，观察到PUC信号特性下降大约80%。利用高SAR序列，如图4所示，针对位置O-lOOcm，测量到0. 1°C的温度升高。于是，在位置O-IOOcm之间，通过PUC信号并通过MR温度测绘两者观察到可忽略的变化。不过，在图4中用圆标记的位置，与PUC信号特性中的大幅减小对应，利用MR温度测绘在2. 8s中获得了 2°C的温度升高，表示由PUC信号测量的强RF耦合与由MR温度测绘测量的显著装置诱发的发热之间的相关。为了定义不安全条件标准30，如图4所示，由操作C4b(参见图2)增加10%的安全余量。参考图5，为了验证监测阶段，在实际执行的活体实验中，扫描八位健康男性志愿者。为了避免在人类志愿者体内真地植入心脏起搏器，作为替代，在外部布置心脏起搏器，不过接近志愿者的腹部身体区域，以模拟植入的起搏器。在没有起搏器的情况下执行实验，以及在具有起搏器和引线的共振组合的情况下执行实验，其中，引线紧邻胳膊和腿放置，类似于体模实验。在此发现，就均方根误差(RMSE)而言，针对六位重量和身高类似(平均重量=80kg，平均身高=1. 83m)的志愿者检测到的PUC信号特性(归一化的振幅)一致性很好。平均的PUC信号和个体志愿者的PUC信号之间的RMSE在0. 28-0. 59的范围中。图5示出了 RMSE为0. 36，针对一位志愿者的PUC信号特性(归一化的振幅)，以及针对六位没有起搏器的类似志愿者的平均PUC信号描记图。当志愿者将被测试可植入装置之一保持在接近其腹部身体区域以模拟植入的起搏器时，检测到统计上有显著意义的差异。因此，志愿者PUC信号的平均曲线和针对持有装置的个体志愿者的信号之间的RMSE被确定为1. 42-1. 78。以这种方式，可以容易地从没有心脏起搏器的志愿者全体中区分出接近其身体持有共振起搏器的志愿者。可以针对不同体重和身材的患者校准安全监测系统。在一种适当方式中，测量类似体型的多人(例如志愿者)并对结果求平均以产生对于那些体型(例如，体重、身高、直径)的基准。针对多组不同体型的人重复这个操作以产生数据库，用于校准体型的影响。除了使用人或志愿者，还想到利用用于校准的不同“身体”尺度的体模执行校准，例如，如参考图2所述。在执行参考图3所述的安全监测时，从数据库加载针对受监测的具体对象的体型的适当校准数据，例如基于要受监测的对象体型的输入值或基于为了确定体型而执行的对象初始“全身”磁共振扫描。已经参考优选实施例描述了本发明。在阅读并理解了前述详细描述的情况下，其他人可以想到修改和变化。这意味着，应当将本发明推断为包括所有落在随附权利要求及其等同替代的范围内的修改和变化。在权利要求中，不应当将任何放置在括号内的附图标记推断为限制所述权利要求。“包括”一词不排除存在权利要求列出的元件或步骤之外的元件或步骤。元件前的单数冠词不排除存在多个这样的元件。可以利用包括若干分立元件的硬件，也可以利用适当编程的计算机实现所公开的方法。在列举了若干�？榈南低橙ɡ笾校梢栽谝桓銮彝桓黾扑慊啥寥砑蛴布谑迪终庑┠？橹械娜舾筛�。在互不相同的从属权利要求中陈述某些措施不表示不能有利地采用这些措施的组合。
1权利要求
1.一种磁共振方法，包括(i)对校准对象执行(Cl)磁共振过程；(ii)至少在操作⑴的射频发射阶段期间检测(C2)拾取线圈(PUC)信号；以及(iv)基于所检测到的PUC信号产生(C4)不安全条件标准(30)。
2.根据权利要求1所述的磁共振方法，其中，预先确定所述磁共振过程对于所述校准对象是安全的，并且所述产生操作(iv) (C4)包括产生所述不安全条件标准(30)为与由操作(ii)检测到的PUC信号特性之间的选定偏差。
3.根据权利要求2所述的磁共振方法，其中，所述校准对象不包括植入装置。
4.根据权利要求1所述的磁共振方法，其中，所述校准对象包括植入装置，所述方法还包括(iii)利用配置成检测由操作(i)在所述植入装置的任何部分中诱发的温度变化的磁共振序列来执行(O)所述校准对象的三维温度测绘；其中，所述产生操作(iv) (C4)基于使由操作(ii)检测到的PUC信号特性与由操作(iii)检测到的温度变化相关来产生所述不安全条件标准(30)。
5.根据权利要求4所述的磁共振方法，其中，利用不同的磁共振序列参数重复操作(i)(Cl)，直到操作(iii) (C3)检测到所述植入装置的至少一部分中诱发的温度变化。
6.根据权利要求4所述的磁共振方法，其中，操作(iv)(C4)包括使由操作(ii) (C2)检测到的PUC信号特性与由操作(iii) (C3)检测到的温度变化相关(C4a)；以及通过向所相关的PUC信号特性增加(C4b)选定的安全余量来产生所述不安全条件标准(30)。
7.根据权利要求4所述的磁共振方法，其中，所述操作(iv)(C4)基于使由操作(ii)(C2)检测到的(i)PUC信号幅度的减小和(ii)PUC信号相位的变化中的至少一个与由操作(iii) (C3)检测到的温度变化相关来产生对于所检测到的PUC信号的不安全条件标准(30)。
8.根据权利要求4所述的磁共振方法，其中，操作(iii)(C3)包括(iii)利用配置成检测由操作(i) (Cl)在所述植入装置的任何部分中诱发的温度变化的、基于质子共振频率(PRF)的磁共振序列来执行(O)所述校准对象的三维温度测绘。
9.根据权利要求8所述的磁共振方法，其中，所述校准对象包括脂肪和水成分，并且操作(iii) (C3)包括基于脂肪和水成分MR信号进行PRF调节。
10.一种磁共振方法，包括(ν)对包含植入装置的对象执行(iK)磁共振过程；(vi)至少在操作(ν)的射频发射阶段期间检测(M6)PUC信号；以及(vii)监测(M7)满足不安全条件标准(30)的、由在操作(vi)中检测到的所述PUC信号指示的所述操作(ν)期间的不安全条件。
11.根据权利要求10所述的磁共振方法，其中，所述不安全条件标准(30)是通过根据权利要求1-9中的任一项所述的方法产生的。
12.根据权利要求11所述的磁共振方法，其中，利用不同体型的校准对象执行操作⑴、( )和(iv) (Cl，C2，C4)，以产生针对不同体型的对象的所检测到的PUC信号的不安全条件标准(30)，并且监测操作(vii) (M7)还包括对应于执行操作(ν) (M5)的所述对象的体型来选择针对所检测到的PUC信号的所述不安全条件标准(30)。
13.根据权利要求1所述的磁共振方法，其中所述操作(ii) (C2)包括至少在操作(i) (Cl)的射频发射阶段期间从多个拾取线圈检测多个PUC信号；并且所述操作(iv) (C4)基于至少一个线圈-线圈耦合产生针对所检测到的多个PUC信号的不安全条件标准(30)，所述线圈-线圈耦合是基于由操作(ii) (C2)检测到的所述多个PUC信号识别的。
14.一种数字存储介质，存储能够由数字处理器执行以执行根据权利要求1所述的磁共振方法的指令。
15.一种磁共振系统，包括磁共振扫描器(10)；以及处理器(12，14，20)，其被配置成与所述磁共振扫描器协同地工作以执行根据权利要求1所述的磁共振方法。
全文摘要
一种磁共振方法包括对包括植入装置的校准对象执行(C1)磁共振过程；至少在操作(C1)的射频发射阶段期间检测(C2)拾取线圈(PUC)信号；利用配置成检测由操作(C1)在所述植入装置任何一部分中诱发的任何温度变化的磁共振序列执行(C3)校准对象的三维温度测绘；基于使由操作(C2)检测的PUC信号特性与由操作(C3)检测的温度变化相关，产生(C4)针对所检测PUC信号的不安全条件标准(30)；对包含植入装置的对象执行(M5)磁共振过程；至少在操作(M5)的射频发射阶段期间检测(M6)PUC信号；以及监测(M7)满足不安全条件标准(30)的由操作(M6)中检测的PUC信号表示的不安全条件。
文档编号G01R33/28GK102369450SQ201080015522
公开日2012年3月7日申请日期2010年3月31日优先权日2009年4月1日
发明者I·格雷斯林, S·克吕格尔申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司

亚星游戏官网-www.yaxin868.com

用于全面的可植入装置安全测试和患者安全监测的磁共振系统和方法