磁化率梯度绘图制造技术

技术编号:7856990 阅读:203 留言:0更新日期:2012-10-13 18:53
本发明专利技术涉及一种确定磁化率梯度图的方法,该方法包括采集(300)磁共振k空间数据集,所述数据集包括磁共振回波数据,其中,使用递归迭代以确定磁化率梯度图。此外,本发明专利技术涉及一种确定磁化率梯度图的方法,该方法包括采集磁共振k空间数据集,所述数据集包括磁共振回波数据,其中所采集的数据集包括具有不同回波时间的多重回波的磁共振回波数据,其中,针对每个回波时间分别确定磁化率梯度图,得到临时磁化率梯度图,其中所述方法还包括通过组合所有确定的临时磁化率梯度图来计算总磁化率梯度图。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种确定磁化率梯度图的方法、一种计算机程序产品以及ー种通过磁共振成像确定对象的磁化率梯度图的设备。当前,尤其是在医学诊断领域中广泛使用了成像MR (磁共振)方法,该方法利用磁场和核自旋之间的相互作用,以便形成2维或3维图像,因为对于软组织成像,它们在很多方面优于其他成像方法,不需要电离辐射并且通常是无创的。
技术介绍
根据一般的MR方法,患者身体或一般对象,必须要布置在强的均匀磁场中,磁场的方向同时定义測量所依据的坐标系的轴(通常为z轴)。磁场独立于磁场強度针对个体核 自旋产生不同的能级,可以通过施加规定频率(所谓的拉莫尔频率或MR频率)的交变电磁场(RF场)激励核自旋(自旋共振)。从微观角度讲,个体核自旋的分布产生整体磁化強度,在磁场垂直于也称为纵轴的z轴延伸的同时,通过施加适当频率的电磁脉冲(RF脉冲)可以使磁化強度偏离平衡状态,使得磁化強度关于z轴进行进动。进动运动描绘出锥形表面,锥形的孔径角称为翻转角。翻转角的大小取决于所施加电磁脉冲的强度和持续时间。对于所谓的90度脉冲的情況,自旋从z轴偏斜到横向平面(翻转角90度)。在终止RF脉冲之后,磁化强度弛豫回初始平衡状态,其中以第一时间常数Tl (自旋-晶格或纵向弛豫时间)再次建立z方向的磁化強度,垂直于z方向的方向上的磁化强度以第二时间常数T2 (自旋或横向弛豫时间)弛豫。可以利用接收RF线圈探測到磁化强度的变化,在MR设备的检查体积之内布置并定向所述接收RF线圈,从而在垂直于z轴的方向上测量磁化强度的变化。例如,在施加90度脉冲之后,横向磁化强度的衰减伴随着由局部磁场不均匀性诱发的核自旋从具有相同相位的有序状态到所有相角均匀分布的状态(去相)的过渡。可以利用重新聚焦脉冲,例如180度脉冲补偿去相。这样在接收线圈中产生回波信号(自旋回波)。为了在身体中实现空间分辨,在均匀磁场上叠加沿三个主轴延伸的线性磁场梯度,导致自旋共振频率的线性空间相关性。那么接收线圈拾取的信号包含可能与身体中不同位置相关联的不同频率分量。经由接收线圈获得的信号数据对应于空间频率域,被称为k空间数据。k空间数据通常包括利用不同相位编码采集的多条线。通过收集若干样本对每条线进行数字化。利用傅里叶变换将ー组k空间数据变换成MR图像。
技术实现思路
具有与周围偏离的磁化率的对象引起主磁场的局部不均匀性。这适用于金属对象,诸如手术器械、植入物或其他设备、含铁物质,如去氧的血液和自然发生的组织之内的铁沉积、或基于氧化铁的造影剤或标记细胞。这还适用于被成像身体之内的空白区域,因为在空白区域(填充气体)和周围组织之间有显著的磁化率差异。这种效应的利用是用于以下不同MR成像应用的重要工具从检测造影剤(例如SPI0)和自然发生的组织边界到定位设备,例如导管或植入物。通常通过T2或T2*加权序列进行磁化率对比度增强的MR成像。利用这些序列,在局部磁场干扰ー侧由信号损失生成对比度。在这些已知技术生成的图像中,不能将由于场不均匀性造成的暗图像特征与导致如低自旋密度或极短的T2时间的信号损失的其他效应导致的特征区分开。已经提出了几种MR序列以将这种暗信号转换成正对比度。不同的方法展示出明亮的正对比度图像,但需要关于场干扰强度的先验知识以便优化正图像对比度。这一点是利用几种为从梯度回波图像计算正对比度而开发的后期处理方法而避免的。在采集基于梯度回波的图像期间,磁化率梯度局部改变所施加的成像梯度。除了已知的几何失真之外,这还导致k空间中受影响回波的移动。确定针对每个成像体素(3D体素)的这种移动导致磁化率诱发的梯度图。为了确定磁化率梯度图,当前使用两种算法。第一种算法是“初始磁化率梯度绘 中详细论述了这种方法。以更高分辨率产生磁化率梯度图的第二种方法依赖于截短傅里叶变换的使用。这种算法在下文中称为“真实分辨率SGM”,该算法在Dahnke H,Liu W,BowtellR, FranK JA,“Hign Resolution Positive Contrast via Post-Processing fromConventional 3D Imaging,,,Int Soc Magn Reson Med 2008 ; 16 1513 中详细描述。它基于Chen N, Oshio K, Panych LP, “Application of k-space energy spectrum analysis tosusceptibility field mapping and distortion correction in gradient-echo EPI,,,NeuroImage 2006 ;31 :609-622中介绍的k空间能谱分析方法。用于真实分辨率SGM的算法与非常高的计算时间相关联,这阻碍了将它们应用于临床程序。利用上文引用的Chen等人工作中提出的算法,对于64X64X1图像的2D图的计算时间通常为11秒左右,这意味着,例如,对于典型的大脑临床数据集(256X256X 150),计算时间大约为40小时。上文引用的Dahnke等人的工作中提出的真实分辨率SGM改善可以将计算时间減少大约20小时,不过对于临床应用而言仍然太长。因此,容易理解,需要一种改进的方法,用于以高质量和高速确定真实分辨率的磁化率梯度图。因此本专利技术的目的还有提供ー种MR设备,其能够以高质量和高速度确定真实分辨率磁化率梯度图。根据本专利技术,公开了ー种确定磁化率梯度图的方法。该方法包括采集磁共振k空间数据集,所述数据集包括磁共振回波数据,以及将所采集的k空间数据集转换成图像数据集I (X,y, Z),其中对于给定k空间方向,例如X,该方法包括如下步骤a)沿所述给定k空间方向对所述图像数据集执行ID离散傅里叶变换,所述ID傅里叶变换得到ー组傅里叶项,所述组的每个傅里叶项都与沿给定k空间方向(X)的k空间指标(index)相关联,b)选择在-N/2和N/2之间沿所述k空间方向平稳变化的截短值(kx),其中N是那个方向上所述k空间数据集的尺寸,c)通过如下方式递归地生成更新图像数据集Ikx1 (X,y, z):确定所述组傅里叶项中相关联的k空间指标数对应于所述截短值的傅里叶项,并从紧接的先前图像数据集生成步骤中生成的图像数据集Ikx-/ (x,y,z)减去所确定的傅里叶项,所述相减得到新的更新图像数据集Ikx1 (x,y,z),d)计算新的更新图像数据集的大小Mkx1 (x,y, z),e)利用増大或减小的截短值(kx)重复步骤b)到d),f)针对给定k空间方向,根据新的更新图像数据集之间的大小变化计算回波移动Cm), g)根据所述回波移动计算沿所述给定k空间方向的磁化率梯度(Gsu)。优选地,针对所有k空间方向执行上述步骤,其中,之后可以将不同的磁化率梯度图组合成ー个大小梯度图。与用于确定磁化率梯度图的真实分辨率SGM方法的现有技术相比,根据本专利技术的方法能够显著降低计算时间而不会影响质量,这允许将这种技术应用于临床实践中。例如,在将上述临床数据集用作相应k空间数据集的情况下,可以实现大约10分钟的计算时间。于是,根据本专利技术,用顺序算法替代现有技术的真实分辨率SGM技术所知的重复完整尺寸3D傅里叶变换的应用,在所述顺本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.22 US 61/297,2991.一种确定磁化率梯度图的方法,所述方法包括采集(300)磁共振k空间数据集,所述数据集包括磁共振回波数据;以及将所采集的k空间数据集转换(306)成图像数据集,其中,对于给定k空间方向,所述方法包括 a)沿所述给定k空间方向对所述图像数据集执行ID离散傅里叶变换,所述ID傅里叶变换得到一组傅里叶项,所述组的每个傅里叶项都与沿所述给定k空间方向的k空间指标相关联, b)选择(314)在-N/2和N/2之间沿所述k空间方向平稳变化的截短值,其中,N是所述k空间方向上所述k空间数据集的尺寸, c)通过如下方式递归地生成(310)更新图像数据集确定所述组傅里叶项中相关联的k空间指标数对应于所述截短值的傅里叶项,并从紧接的先前图像数据集生成步骤中生成的图像数据集减去所确定的傅里叶项,所述相减得到新的更新图像数据集, d)计算(312)所述新的更新图像数据集的大小, e)利用增大或减小的截短值重复步骤b)到d), f)针对所述给定k空间方向,根据所述新的更新图像数据集之间的大小变化计算(322)回波移动, g)根据所述回波移动计算(326)沿所述给定k空间方向的磁化率梯度。2.根据权利要求I所述的方法,其中 -在第一次循环中,在步骤b)中,所述截短值从零平稳地增大到沿所述k空间方向的所述k空间数据集的k空间指标总数的一半,在步骤c)中得到第一新的更新图像数据集并在步骤d)中得到第一大小, -在第二次循环中,在步骤b)中,所述截短值从零平稳地减小到沿所述k空间方向的所述k空间数据集的k空间指标总数的负一半,在步骤C)中得到第二新的更新图像数据集并在步骤d)中得到第二大小, -在步骤f)中,根据所有第二新的更新图像数据集的所有第二大小之和与所有第一新的更新图像数据集的所有第一大小之和之间的差异计算所述回波移动。3.根据权利要求2所述的方法,其中,在计算所述第一大小或所述第二大小的每个单独步骤之后,将实际计算的所述第一大小或所述第二大小加到(312)至今为止计算的所有第一大小或第二大小之和,得到新的至今为止计算的所有第一大小或第二大小之和。4.根据权利要求I所述的方法,还包括针对所有剩余的k空间方向重复步骤a)到g)。5.根据权利要求I所述的方法,其中,所述k空间方向是读出梯度方向、相位编码方向或切片编码方向之一。6.根据权利要求I所述的方法,其中,3D离散傅里叶变换和所述ID离散傅里叶变换是快速傅里叶变换。7.根据权利要求I所述的方法,其中,在第一次执行步骤c)的情况下,所述方法包括通过对所采集的k空间数据集的3D傅里叶变换来生成(302)初始图像数据集...

【专利技术属性】
技术研发人员:J·塞内加T·珀金斯
申请(专利权)人:皇家飞利浦电子股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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