CN1629651A - 确定磁共振系统调制转换函数方法、仿真条纹结构和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定磁共振系统的调制转换函数(MTF)的方法。首先借助有关磁共振系统拍摄与一个截面图像拍摄平面(BE)交叉的仿真模型(1)的条纹结构(S、S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆)的截面图像，该仿真模型(1)具有多个交替设置的、并具有预定周期(L)的在磁共振下活动的材料层(6)和在磁共振下不活动的材料层(7)，其中在磁共振下活动的材料层(6)比在磁共振下不活动的材料层(7)厚。然后确定位于特定图像区域(ROI)中的图像点的强度值的平均值(<|b(x)|>)和标准偏差(σ)之商，并借助所确定的商确定调制转换函数。此外还描述了相应的仿真模型条纹结构和用于确定调制转换函数的装置。

Description

确定磁共振系统调制转换函数方法、仿真条纹结构和装置

技术领域

本发明涉及一种用于确定磁共振系统的调制转换函数的方法，其中首先借助有关磁共振系统拍摄与一个截面图像拍摄平面交叉的仿真模型的条纹结构(下面称为仿真模型条纹结构)的截面图像，该仿真模型具有多个交替设置的、并具有预定周期的在磁共振下活动的材料层和在磁共振下不活动的材料层，然后确定该截面图像照片上位于特定图像区域中的图像点的强度值的标准偏差和平均值的商，并借助所获得的商确定调制转换函数。此外，本发明还涉及一种用于确定磁共振系统的调制转换函数的仿真模型条纹结构，其具有多个交替设置的、并具有预定周期的在磁共振下活动的材料层和在磁共振下不活动的材料层，以及一种具有该仿真模型条纹结构的仿真模型。此外，本发明还涉及一种用于根据所述方法自动确定磁共振系统的调制转换函数的装置，和一种具有该装置的磁共振系统。

背景技术

与其它各种成像系统一样，对于磁共振系统，无论是设计人员还是使用者都希望尽可能简单和精确地确定可用所涉及的系统达到的图像质量。两个特别重要的图像质量特征，即“位置分辨率”和“对比度分辨率”，可以由所谓的调制传输函数(也称为“调制转换函数”或简写为“MTF”)推导出来。其中，调制转换函数是取决于用于描述成像系统的位置分辨率的待成像位置频率的量化参数。对于X射线系统，MTF是一个函数，其在位置频率增加时单调下降，并最终在边界频率处小于特定的阈值(例如50％)。而对于磁共振系统，MTF一般是常数，其在对应于最小位置分辨率的所谓奈奎斯特频率υ_c处冲击式地减小到0。位置分辨率以及由此的奈奎斯特频率通常可以在磁共振系统(MR系统)中设置，并尤其是取决于梯度强度的设置。但通过采用特定的滤波器，还可以影响MR系统的调制转换函数。例如可以通过所谓Hanning滤波器滤出高位置频率。通过这种滤波器抹去MR系统的尤其是接近奈奎斯特频率υ_c的MTF。

但是同以往一样，尽可能简单和唯一地确定MRT设备的调制转换函数是一个问题。Michael C.Steckner，Dick J.Drost和Frank S.Prato在Med.Phys.21(3)，1994的文章“Computing the modulation transfer function of amagnetic resonance imager”中建议，借助傅立叶变换的所谓“直线展开函数”来计算调制转换函数。在此，直线展开函数是无穷窄直线的图像。由于该直线展开函数越宽，系统的分辨率就越差，因此该直线展开函数相当于系统的“脉冲响应”。由于实际上不可能产生无穷窄的直线，因此建议，将边缘图像函数的导数(即对象中一阶图像的导数)确定为直线展开函数。但在再现MR断层图像时，总是从测量的磁共振原始数据中产生由实部和虚部组成的复数图像信号。因此为了借助对象中一个被拍摄的阶的边缘图像函数确定MTF，需要求出复数图像数据的差。另一方面，通常只将复数图像数据的绝对值表示为断层图像的强度值，也就是说只考察在成像函数各相应位置上的的绝对值。因此，现有磁共振设备(如通常由使用者采用的)通常只提供所需的绝对值图像。使用者本身无法访问原始的复数图像数据。因此，从边缘图像函数确定调制转换函数的方法要求大大扩展现有磁共振系统和基于其可供使用的应用。

因此在新IEC标准62312-1的当前草案中提出了一种开头所述的、技术上更为简单的方法来确定调制转换函数。利用该方法可以逐点(也就是对各位置频率)确定调制转换函数。在此，首先产生一个具有等距条纹结构(也称为条纹模板)的仿真模型的截面图像。图1示出这种等距仿真模型条纹结构S’的示意图。可以清楚看出，该条纹结构由多个交替重叠或相邻设置的在磁共振下活动的材料层和在磁共振下不活动的材料层组成。在磁共振下不活动的材料层例如可以是树脂玻璃或类似材料，而在磁共振下活动的材料层一般是水等等。由于在此涉及的是等距的条纹结构，因此在磁共振下活动的材料的层厚与在磁共振下不活动的材料的层厚相同。条纹结构的周期L因此等于在磁共振下不活动的材料层或在磁共振下活动的材料层的双倍条纹厚度d。然后，从该条纹结构的截面图像中可以确定在位置频率υ处的调制转换函数，该位置频率由条纹结构的周期L的倒数确定。其中，选择与条纹模板交叉(通常是垂直)的截面图像拍摄平面，也就是说，截面图像平面在图1所示的例子中位于x/y平面中或平行于x/y平面。频率υ＝1/L的这样的一维等距条纹模板可展开成一个傅立叶序列：

$g\left(x\right)=A_0(\frac{1}{2}+\frac{2}{\mathrm{\&pi;}}\underset{n=1,\mathrm{3,5},...}{\mathrm{\&Sigma;}}\frac{1}{n}\sin (2\mathrm{\&pi;nx}/L))----\left(1\right)$

其中，x是垂直于条纹结构的各个层的方向，g(x)是所谓的目标函数，该函数描述在目标空间中通过条纹结构给定的点阵。A₀是条纹结构或条纹结构的被拍摄截面的深度，也就是说，A₀例如等于所拍摄的层厚。

如果近似地从观察区域内的磁共振系统是线性的、平移不变的成像系统这一点出发，则可以在频域内通过所寻找的调制转换函数MTF(υ)完全描述该系统：

由此对于位置空间内的图像函数b(x)给出下列等式，其中该图像函数最终描述条纹结构的图像：

$b\left(x\right)=A_0(\frac{1}{2}+\frac{2}{\mathrm{\&pi;}}\underset{n=\mathrm{1,3,5},...}{\mathrm{\&Sigma;}}\frac{1}{n}\mathrm{MTF}(n/L)\&CenterDot;\sin (2\mathrm{\&pi;nx}/L))----\left(3\right)$

对于其周期L选择为使得位置频率υ＝1/L略微小于离散的扫描成像系统的最大可分辨奈奎斯特频率υ_c的条纹结构来说，原理上在根据等式(3)进行傅立叶展开时只要观察n＝1的基波振荡就足以，因为对于n＝3的一次谐波来说调制转换函数MTF(3/L)＝MTF(3·υ＞υ_c)就已经可以近似设置为0了。由于所有高次谐波都不提供绝对值，因此根据等式(3)的图像函数也可以通过基波振荡来近似。也就是说，下列等式成立：

$b\left(x\right)\&ap;A_0(\frac{1}{2}+\frac{2}{\mathrm{\&pi;}}\mathrm{MTF}\left(\mathrm{\&upsi;}\right)\&CenterDot;\sin (2\mathrm{\&pi;x}/L))----\left(4\right)$

对于平均值<b(x)>和标准偏差σ下列等式成立：

$<b>=\frac{1}{L}{\&Integral;}_0^{L}b\left(x\right)\mathrm{dx}=\frac{1}{2}{A}_0----\left(5\right)$

$\mathrm{\&sigma;}={\left(\frac{1}{L}{\&Integral;}_0^L{(b\left(x\right)-<b>)}^2\mathrm{dx}\right)}^{1/2}=\frac{2}{\mathrm{\&pi;}}{A}_0\mathrm{MTF}\left(\mathrm{\&upsi;}\right)----\left(6\right)$

从中又可以对标准偏差σ和平均值<b>的商推出下式成立：

$\frac{\mathrm{\&sigma;}}{<b>}=\frac{2\sqrt{2}}{\mathrm{\&pi;}}\mathrm{MTF}\left(\mathrm{\&upsi;}\right)----\left(7\right)$

这表示，原理上这样是足够的，即通过在截面图像拍摄平面中所拍摄的条纹结构上定位一个通常称为“感兴趣区域”(ROI)的特定图像区域，并确定位于该图像区域中的所有图像点的强度值的平均值和标准偏差，然后根据等式(7)从该平均值和标准偏差在商中确定对由仿真模型条纹结构的周期L给出的位置频率υ的MTF。

但是如前所述还存在一个问题，与X射线计算机断层造影相反，在磁共振成像中大多只观察绝对值图像|b(x)|。也就是说在这种情况下下列等式成立：

$<b>=\frac{1}{L}{\&Integral;}_0^L\left|b\left(x\right)\right|\mathrm{dx}----\left(8\right)$

$\mathrm{\&sigma;}={\left(\frac{1}{L}{\&Integral;}_0^L{\left(\right|b\left(x\right)|-<b>)}^2\mathrm{dx}\right)}^{1/2}----\left(9\right)$

上面根据等式(7)的关系式因此不再普遍有效。这在图2的图中可以清楚看出，其中，图像函数b(x)是关于位置x描绘的。其中，位置x以周期L为单位绘出，图像函数关于层厚A₀被标准化，也就是说，函数值1等于层厚A₀。此外，还以点划线形式画出初始的、通过条纹结构给定的目标函数g(x)，该目标函数直到位置x＝0.5·L的值都为1(＝A₀)，而在x＝0.5·L和x＝L之间的其余区域内的值为0。对应的图像函数b(x)根据期望具有正弦结构。在此以成像系统的MTF大约等于1为基础。从图2可以清楚看出，图像函数b(x)的最小值小于零。但实际上，只确定图像函数的绝对值|b(x)|作为强度，该绝对值相当于时线所示的曲线变化。因此这也使得平均值不可信。当图像函数的平均值<b(x)>等于0.5时，图像函数绝对值的平均值<|b(x)|>等于0.54(对于MTF(υ＝1/L)＝1)。

由于这个原因，标准偏差和平均值的商是调制转换函数的非线性函数(下面称为“分配函数”)。此外，尤其是在调制转换函数的值较大时(如通常给定的并且是使用者或设计人员所期望的)，分配函数不是唯一的。在图3中示出针对等距条纹结构的分配函数，即取决于调制转换函数MTF的商σ/<b(x)>。该曲线清楚示出，在MTF＝0.9之上不再能很好地确定精确的值。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于改善开头所述类型的方法，并提供用于实施该改善方法的相应装置，使得通过简单和快速的方式在调制转换函数的值较高时也能唯一确定调制转换函数。

根据本发明，在不同于现有方法的本发明的方法中，采用一种仿真模型条纹结构，其在磁共振下活动的材料层比在磁共振下不活动的材料层厚。如后面还要详细解释的，通过适当选择在磁共振下活动的材料层的厚度和在磁共振下不活动的材料层的厚度，可以使分配函数在调制转换函数的整个范围内唯一且必要时甚至是线性的，其中该分配函数给出所寻找的调制转换函数与所测量的平均值与标准偏差之商的依赖关系。

优选的，在此采用占空系数大于或等于0.517的仿真模型条纹结构。在此，占空系数由磁共振下活动的材料层的厚度与周期的比例决定。已经证明，从0.517的占空系数开始就已经给出单值的曲线。

但是由于对于略微大于该值的占空系数来说，对于接近1的非常大的调制转换函数值分配函数的变化非常平缓，因此有利的是选择一个占空系数大于约0.565的仿真模型条纹结构。

特别优选的是，采用占空系数大于或等于0.603的仿真模型条纹结构。在该占空系数之上分配函数成线性，这大大简化了从测量的平均值和标准偏差之商中计算出MTF。

如开头所述，利用该方法确定特定位置频率下的调制转换函数，该位置频率对应于所采用的仿真模型条纹结构的周期。因此，为了根据位置频率确定调制转换函数而进行多次截面图像拍摄，其中在进行不同的截面图像拍摄时分别拍摄具有不同周期的仿真模型条纹结构。优选的，在此采用这样的仿真模型条纹结构，其虽然具有不同的周期，但具有相同的占空系数，使得可以采用相同的分配函数来确定调制转换函数。然后，借助不同仿真模型条纹结构的不同截面图像照片，可以获得相应数量支持点处的调制转换函数。接着，借助一般的匹配方法，可以将例如分配函数或分配曲线与这些支持点匹配，从而在较宽的频率范围内获得调制转换函数。同样，还可以采用一般的插值方法，从而补充所测量的支持点之间的调制转换函数。

优选的，在特定的、在磁共振系统上设置的分辨率下，选择具有这种周期的仿真模型条纹结构，(等于周期L倒数的)位置频率υ位于半个奈奎斯特频率υ_c之上和奈奎斯特频率υ_c之下的范围内。其中，奈奎斯特频率由所设置的位置分辨率确定。在该频率范围内，可以用本发明的方法非常好地确定调制转换函数。

由于当今传统的MRT设备已经可以确定任意图像区域(ROI)，并对所有位于该区域中的图像像素进行统计分析，其中尤其是计算绝对值强度的平均值和标准偏差，因此根据本发明的方法优选也可以在现有设备中手动实施。为此，使用者只需要采用具有＞0.5的特定占空系数和预定周期L的本发明的仿真模型条纹结构。然后，使用者可以通过该仿真模型条纹结构拍摄断层图像，在ROI内确定平均值和标准偏差，并例如利用计算器计算出商。接着，使用者还需要任意形式的、针对所采用的仿真模型条纹结构的有关占空系数的分配函数，例如是以表格、变换公式或图形的形式。借助该分配函数，可以根据所计算的商确定针对由所采用的仿真模型条纹结构的周期给定的位置频率的调制转换函数。

为了在多个位置频率点确定调制转换函数，使用者可以连续测量多个具有不同仿真模型条纹结构的仿真模型。为此，可以向使用者提供例如一组相应的仿真模型。优选采用一个这样的仿真模型，其具有周期不同的多个仿真模型条纹结构，其中不同的仿真模型条纹结构特别优选的具有相同的占空系数。同样，还可以采用一组仿真模型，其中一个或多个仿真模型具有不同的仿真模型断层结构，以尽可能简单地在很多支持点处测量MTF，例如采用两个分别具有6个不同仿真模型断层结构的仿真模型来测量12个支持点处的MTF。

在此，尤其是还针对该仿真模型条纹结构的相应设置拍摄一张照片，该照片采集了多个不同的仿真模型断层结构。接着可以在分析时简单地平移感兴趣区，使得分别采集到具有特定周期的特定仿真模型条纹结构，其中在该感兴趣区内测量平均值和标准偏差。

此外，还可以利用根据本发明的相应装置自动确定调制转换函数。这种装置必须一方面具有图像分析单元，用于确定一幅截面图像的位于预定图像区域中的图像点的强度值的平均值和标准偏差，该截面图像由有关磁共振系统拍摄，并且是一个仿真模型的、与截面图像拍摄平面交叉的条纹结构的截面图像，该仿真模型具有多个交替设置的、并具有预定周期的在磁共振下活动的材料层和在磁共振下不活动的材料层，其中所述仿真模型条纹结构在一个该截面图像照片所采集的重要区域中具有＞0.5的特定占空系数f。此外，该装置还需要用于自动计算平均值和标准偏差之商的计算单元。根据本发明，还需要具有至少一个分配函数的存储装置，该分配函数针对具有有关占空系数的仿真模型条纹结构，借助该分配函数可以根据所计算的平均值和标准偏差之商确定调制转换函数，以及分配单元，用于根据所拍摄的仿真模型条纹结构的占空系数、借助分配函数来确定针对由周期给定的位置频率的调制转换函数。

在此，优选的，所述装置可以直接集成到磁共振设备或属于磁共振设备的控制装置中。图像分析单元、计算单元和分配单元优选可以以软件的形式在该设备的处理器或磁共振设备的控制装置的处理器中实现。在此，作为图像分析单元，优选采用在磁共振设备中一般现有的以及还用于其它目的的图像分析装置。同样，还可以将磁共振设备中已经存在的存储装置用于存储所需要的分配函数。

另外，还可以在该存储装置中存储针对不同占空系数的多个分配函数，并向使用者例如提供具有不同占空系数的仿真模型条纹结构。然后，只需要向分配单元提供关于所采用的仿真模型条纹结构的占空系数的信息，由此该分配单元可以借助正确的分配函数从所计算的平均值与标准偏差之商中确定调制转换函数。

基本上以软件来实现该装置具有这样的优点，通过简单方式(例如通过更新服务软件)就可以装配到已经存在的用于实施本发明方法的磁共振断层造影设备或其控制装置上。

附图说明

下面参考附图和借助实施例详细解释本发明。示出了：

图1是根据现有技术的占空系数为0.5的仿真模型条纹结构的示意图，

图2是根据图1的结构的位置函数g(x)和对应的图像函数b(x)的一部分的示意图，

图3是针对根据现有技术的占空系数f＝0.5的仿真模型条纹结构的传统分配函数的示意图，该分配函数给出标准偏差和平均值之商与调制转换函数的依赖关系，

图4是根据本发明的仿真模型条纹结构的示意图，

图5示出了不同的分配函数，这些分配函数针对相应仿真模型条纹结构的不同占空系数给出调制转换函数与标准偏差和平均值之商的依赖关系，

图6是具有多个根据本发明的仿真模型条纹结构的仿真模型的示意性俯视图，

图7是沿着截面直线A-A’穿过根据图6的仿真模型的剖面，

图8是根据本发明的磁共振系统的示意图，该系统具有用于根据本发明的方法自动确定调制转换函数的装置。

具体实施方式

借助图1至图3描述本文开头所述的、利用仿真模型条纹结构确定调制转换函数的公知方法，该仿真模型条纹结构交替地具有厚度相同的磁共振下活动的材料层和磁共振下不活动的材料层。

在根据本发明的方法中，采用一个具有仿真模型条纹结构的仿真模型，其中，在磁共振下活动的材料层6的厚度d_a大于在磁共振下不活动的材料层7的厚度d_i。也就是说，对于所谓占空系数f＝d_a/L＞0.5(其中L＝d_a+d_i)成立。图4示出根据本发明的仿真模型条纹结构。

为了借助该仿真模型条纹结构S确定在位置频率υ＝1/L处的调制转换函数，和在公知方法中一样，沿着位于x/y平面中的或平行于x/y平面的截面图像平面BE产生一幅截面图像，使得各断层6、7垂直于截面图像平面BE。下面，假定所拍摄断层的宽度为A₀。如下所示，通过根据本发明改变的仿真模型条纹结构S的几何形状，可以在调制转换函数MTF(υ)的整个定义范围内建立调制转换函数与所测量的标准偏差σ和平均值<|b(x)|>之商之间的唯一和线性的关系。

如图4所示，如果在磁共振下活动的材料的厚度d_a不等于在磁共振下不活动的材料的厚度d_i＝(L-d_a)，则位置函数的傅立叶展开是：

$g\left(x\right)=A_0(f+\frac{2}{\mathrm{\&pi;}}\underset{n=\mathrm{1,2,3},...}{\mathrm{\&Sigma;}}\frac{{(-1)}^n}{n}\sin \left(\mathrm{n\&pi;f}\right)\cos (2\mathrm{n\&pi;x}/L))----\left(10\right)$

其中，f是已经定义的占空系数f＝d_a/L。要注意，与对应的适用于等距仿真模型条纹结构的等式(3)不同，在等式(10)中不只是采集奇数高次谐波n＝1，3，5...，还采集偶数高次谐波n＝2，4，6...。在等距仿真模型条纹结构的情况下抑制偶数高次谐波的原因是待展开函数具有对称性。该函数在偶数高次谐波上的投影消失，因为待求值的积分在正方向和负方向提供了同样大小的数值。

尽管如此，对于位置频率υ的范围，也就是在选择具有周期L＝1/υ的仿真模型条纹结构时可以在范围

$\frac{1}{2}{\mathrm{\&upsi;}}_c\&le;\mathrm{\&upsi;}\&le;{\mathrm{\&upsi;}}_c$

内毫无问题地将等式(10)减小到一次基波振荡。由此对于图像函数b(x)的绝对值给出下列等式：

$\left|b\left(x\right)\right|\&ap;\left|A_0(f-\frac{2}{\mathrm{\&pi;}}\mathrm{MTF}\left(\mathrm{\&upsi;}\right)\sin \left(\mathrm{\&pi;f}\right)\cos (2\mathrm{\&pi;x}/L))\right|----\left(11\right)$

如果借助该图像函数的绝对值|b(x)|根据等式(8)计算平均值<|b(x)|>、根据等式(9)计算标准偏差σ，并将这两个值代入等式(7)，则表示对于大于特定占空系数f_min的占空系数f来说，测量参数、即标准偏差/平均值之商在MTF的整个定义范围内是MTF的线性的和唯一的函数。根据在等式(11)右边的位于绝对值符号中的项不允许被假定为负值这个条件，可以给出占空系数f_min(大于该值分配函数就变成线性的)。也就是说，必须满足下列条件：

$A_0(f-\frac{2}{\mathrm{\&pi;}}\mathrm{MTF}\left(\mathrm{\&upsi;}\right)\sin \left(\mathrm{\&pi;f}\right)\cos (2\mathrm{\&pi;x}/L))>0----\left(12\right)$

如果调制转换函数MTF(υ)＝1并假定余弦项的值也等于1，也就是如果对于m＝0，1，2，3...x＝m·L成立，则该条件本身对于极值也一定成立。如果假定MTF(υ)＝1和cos(2πx/L)＝1，则得到的条件不是条件(12)而是

$(f-\frac{2}{\mathrm{\&pi;}}\sin \left(\mathrm{\&pi;f}\right))>0----\left(13\right)$

或者对于f＞f_min来说：

$\sin \left({\mathrm{\&pi;f}}_{\min }\right)/{\mathrm{\&pi;f}}_{\min }=\frac{1}{2}----\left(14\right)$

从中可以得到f_min＝0.603。然后对于f＞f_min来说，与等式(7)类似的获得标准偏差和平均值<|b(x)|>之商：

$\frac{\mathrm{\&sigma;}}{<\left|b\right|>}=\frac{\sqrt{2}}{\mathrm{f\&pi;}}\sin \left(\mathrm{f\&pi;}\right)\&CenterDot;\mathrm{MTF}\left(\mathrm{\&upsi;}\right)----\left(15\right)$

在图5中，与上述现有技术中讨论过的f＝0.5的周期等距仿真模型条纹结构的情况相比较，显示了对于占空系数f_min＝0.603以及占空系数f＝0.75的该关系。该图清楚示出了，借助占空系数为f≥f_min≈0.603的条纹仿真模型可以唯一和简单地确定在频率υ＝1/L时的MTF值。通过改变周期L，可以在上述频率范围

$\frac{1}{2}{\mathrm{\&upsi;}}_c<(\mathrm{\&upsi;}=1/L)\&le;{\mathrm{\&upsi;}}_c$

内确定MTF。在该频率范围之外，同样可以在考虑扩大误差边界的情况下确定调制转换函数。在此，尤其是应当考虑一次谐波，但这对于只略微偏离先前所述边界值的频率来说，在测量误差的范围内通常是可忽略的。

图6和图7示出具有多个不同仿真模型条纹结构S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆的特别优选构造的仿真模型1，该仿真模型尤其经过了实际应用的证明。仿真模型1具有由在磁共振下不活动的材料制成的外壳2，这种材料例如是树脂玻璃。在本实施例中，外壳2构造为圆柱形，但原理上还可以具有其它各种任意形状。外壳2由壳状的圆柱形下半部2a和上端利用圆形密封环9密闭连接的外罩2b构成。

在外壳2的内部空间3中，在与外壳2的底板相隔一定距离处设置了基板4，该基板架在距离支架5上。基板4和距离支架5都由在磁共振下不活动的材料制成。在基板4上放置了不同的仿真模型条纹结构S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆，必要时还固定在基板上。这些条纹结构S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆分别由多个聚集在一起的板7构成，这些板7是由在磁共振下不活动的材料(优选树脂玻璃等)制成的，并且分别通过同样由磁共振下不活动的材料制成的换向片8，以预定距离装在两个相对设置的端面上。在此，条纹结构S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆这样设置在基板4上，使得由磁共振下不活动的材料制成的各板7垂直于基板4，如图6和7所示。

然后，用在磁共振下活动的材料填充整个外壳2。为此采用水或一种特别优选的仿真液体。该仿真液体基本上由水组成，其中还混合了其它物质，例如硫酸镍或氟化锰等等，以便减小T1和T2驰豫时间，并由此缩短必要的测量时间。在磁共振下活动的该液体材料填充到外壳2中的、在磁共振下不活动的材料之间的所有空隙中，并由此还填充到仿真模型条纹结构S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆的、由树脂玻璃板构成的磁共振下不活动的层7之间。因此，通过水或仿真液体可以在两个板7之间的空隙中形成由磁共振下活动的材料构成的层6。

各仿真模型条纹结构S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆分别具有不同的周期L，从而能测量不同的位置频率υ＝1/L。相反，占空系数对所有仿真模型条纹结构S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆都相同，并且优选大于f＝0.603。

借助该仿真模型1可以通过简单方式只用一次测量就确定6个支持位置处的调制转换函数。为此将仿真模型1设置在磁共振设备的测量空间内，例如简单设置在位于该测量空间内的患者卧榻上。然后，通过该仿真模型完成一次断层图像拍摄，其中，图像平面BE(如图7所示)平行地位于仿真模型1的外壳2的底板之上的一定高度处，并穿过仿真模型条纹结构S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆。

在此优选的，这样设置拍摄场，即所谓的视场，使得图像矩阵的行和列不平行于仿真模型条纹结构S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆的条纹。因此以下做法是有利的，即这样设置仿真模型1内的各仿真模型条纹结构S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆，使得这些条纹彼此平行。这种与仿真模型条纹结构S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆的条纹方向倾斜设置的视场具有以下优点，即在任何情况下都避免了以下情况，即采集拍摄场的、每个准确处于磁共振下活动的材料的一半宽度上和磁共振下不活动的材料的一半宽度上的像素条纹，由此又在图像中保存该条纹结构，并因此使该条纹结构无法分辨。

然后，在拍摄的仿真模型1的断层图像中，可以连续地分别在各仿真模型条纹结构S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆上平移感兴趣区ROI，如图6示例性地在条纹结构S₃上示出的。在此应当这样选择感兴趣区ROI，使得它完全位于有关的条纹结构S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆内，但是应尽可能大，以减小图像噪声的影响。

接着，针对该ROI自动确定平均值和标准偏差，并从中获得标准偏差/平均值之商。最后，相应地在考虑所选择的占空系数的条件下，利用分配函数确定位置频率υ＝1/L处的调制转换函数。

图8示出磁共振系统的实施例，利用该系统可以完全自动实施上述确定过程。

在此，示出实际的磁共振设备10，其具有测量空间11、位于其中的患者卧榻12以及设置在患者卧榻12上的示意示出的仿真模型1。优选的，在此该仿真模型是根据图6和图7的仿真模型1。

该磁共振设备10与控制装置13连接，通过后者控制该磁共振设备10，并从该磁共振设备接收测量原始数据MD，以便从中再现断层图像。多数情况下该控制装置13直接集成到磁共振设备10中。但是也可以如图8所示设置在一个存在于单独操作室内的容器中。在控制装置13上设置了用于操作磁共振设备10的控制台14，后者按照通常的方式具有屏幕15、键盘16和指示装置(这里是鼠标)17等，从而能例如观察图像，并借助在此显示在屏幕15上的图形用户界面计划测量。尤其是可以由此例如为待拍摄的断层图像定位图像平面。也就是说，由此还可以为测量仿真模型1定位图像平面BE和感兴趣区ROI。

在此，控制装置13的主要部件包括处理器22、存储装置20以及接口18、19，用于将控制命令SB发送到磁共振设备10，并相应地传送针对一次特定断层图像拍摄或多次断层图像拍摄的序列的测量序列，以及接收测量原始数据MD。

在此，控制磁共振设备10来产生穿过仿真模型条纹结构S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆的截面图像，其中由处理器22的控制单元24根据由操作者输入的值，通过控制接口18向磁共振断层造影设备10输出相应的控制命令SB。

在测量穿过仿真模型1的截面图像以确定MRT设备10的MTF时，首先将测量原始数据MD由接口19发送到图像分析单元23，后者从测量原始数据MD中再现出期望的截面图像。特定截面图像内的绝对值强度值可以例如为操作者显示在控制台4的屏幕15上。然后操作者可以设置感兴趣区ROI，该感兴趣区(如图6所示)包括具有特定周期和特定占空系数f的特定条纹结构S₃。

然后，图像分析单元23从该感兴趣区ROI内所有图像像素的强度值中形成平均值<|b(x)|>和标准偏差σ。接着，将这两个值<|b(x)|>、σ发送到计算单元26，后者计算标准偏差σ与平均值<|b(x)|>之商，并将该测量值传送给分配单元27。

分配单元27然后借助例如存储在存储单元20中的分配函数21，获得针对与仿真模型条纹结构的周期L对应的位置频率υ确定正确的调制转换函数MTF，并向操作者(例如通过控制台14)输出该函数。

在一个很好的实施方式中，首先存储该值，接着在测量了多个仿真模型条纹结构S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆之后，借助所获得的支持点，通过合适的拟合方法产生一个完整的分配函数。

在此，图像分析单元23、控制装置24以及计算单元26和分配单元27都以处理器22中的软件形式来实现。图像分析单元23和控制装置24可以是传统磁共振设备中已存在的单元。计算单元26和分配单元27优选在所谓的服务单元25内作为子模块实现，该服务单元25同样是安装在处理器22中的软件。这种服务程序通常已为其它测量和检验程序所用。

最后还要说明，图中所示的结构只是实施例，并且在图中只显示了理解本发明所需的部件。这样就很清楚，根据图8的磁共振设备10和磁共振设备10的控制装置13还包括所有其它这种设备或控制装置通常具有的部件。

此外，专业人士还可以在本发明的范围内改变各部件，并例如在存储装置20中存储多个对具有不同占空系数的仿真模型条纹结构成立的分配函数21，此外该存储装置不一定设置在控制装置13内，也可以设置在控制装置13能访问的外部网络上。然后，使用者可以例如通过控制台4输入他已使用了哪个仿真模型，或者所采用的仿真模型条纹结构具有何种占空系数，从而分配单元27可以选择正确的分配函数21。此外，还可以例如按照其它方式在一个仿真模型内实现不同仿真模型条纹结构的设置。

本发明可以用于医疗领域以及自然科学和/或工业领域的任何磁共振断层造影设备。

Claims (12)

1.一种用于确定磁共振系统的调制转换函数(MTF)的方法，其中，

-首先借助有关磁共振系统拍摄与一个截面图像拍摄平面(BE)交叉的仿真模型(1)的条纹结构(S、S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆)的截面图像，该仿真模型(1)具有多个交替设置的、并具有预定周期(L)的在磁共振下活动的材料层(6)和在磁共振下不活动的材料层(7)，

-然后确定位于特定图像区域(ROI)中的图像点的强度值的平均值(<|b(x)|>)和标准偏差(σ)之商，

-并借助所确定的商来确定所述调制转换函数，

其特征在于，采用仿真模型条纹结构(S、S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆)，其在磁共振下活动的材料层(6)比在磁共振下不活动的材料层(7)厚。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用仿真模型条纹结构(S、S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆)，其占空系数(f)大于或等于0.517。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采用仿真模型条纹结构(S、S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆)，其占空系数(f)大于约0.565。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，采用仿真模型条纹结构(S、S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆)，其占空系数(f)大于或等于0.603。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，为了根据位置频率(8)确定调制转换函数(MTF)而进行多次截面图像拍摄，其中，在进行不同的截面图像拍摄时分别拍摄具有不同周期(L)的仿真模型条纹结构(S、S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，对于特定的、所设置的磁共振系统(10)的分辨率，这样选择所述仿真模型条纹结构(S、S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆)的周期(L)，使得位置频率(υ)位于一半奈奎斯特频率之上和奈奎斯特频率之下的范围内。

7.一种用于确定磁共振系统(10)的调制转换函数(MTF)的仿真模型条纹结构(S、S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆)，该仿真模型条纹结构具有多个交替设置的、并具有预定周期(L)的在磁共振下活动的材料层(6)和在磁共振下不活动的材料层(7)，其特征在于，所述在磁共振下活动的材料层(6)比在磁共振下不活动的材料层(7)厚。

8.一种仿真模型(1)，其具有根据权利要求7所述的仿真模型条纹结构(S、S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆)。

9.根据权利要求8所述的仿真模型，其特征在于，包括多个具有不同周期(L)的仿真模型条纹结构(S、S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆)。

10.一种用于自动确定磁共振系统的调制转换函数(MTF)的装置，具有：

-图像分析单元(23)，用于确定一幅截面图像中位于预定图像区域(ROI)内的图像点的强度值的平均值(<|b(x)|>)和标准偏差(σ)，该截面图像由有关磁共振系统拍摄，并且是一个仿真模型(1)的、与截面图像拍摄平面(BE)交叉的条纹结构(S、S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆)的截面图像，该仿真模型(1)具有多个交替设置的、并具有预定周期(L)的在磁共振下活动的材料层(6)和在磁共振下不活动的材料层(7)，其中，所述仿真模型条纹结构(S、S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆)在一个该截面图像照片中所采集的重要区域(ROI)中具有＞0.5的特定占空系数(f)，

-计算单元(26)，用于自动计算所述平均值和标准偏差之商，

-存储装置(21)，其具有至少一个分配函数(21)，该分配函数(21)针对具有所述特定占空系数(f)的仿真模型条纹结构(S、S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆)，借助该分配函数可以根据所计算的平均值(<|b(x)|>)和标准偏差(σ)之商确定调制转换函数(MTF)，以及

-分配单元(27)，用于根据所拍摄的仿真模型条纹结构(S、S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆)的占空系数(f)、借助所述分配函数来为由所述周期(L)给定的位置频率(υ)确定调制转换函数。

11.一种磁共振系统，具有根据权利要求10所述的用于自动确定磁共振系统的调制转换函数(MTF)的装置。

12.一种计算机程序产品，其可以直接加载到磁共振系统的可编程控制装置的存储器中，并具有程序代码装置，用于在执行该磁共振系统的控制装置中的程序时，实施根据权利要求1至6之一所述方法的所有步骤。

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