具有在对中心和外周k空间区的采样期间的呼吸运动检测的磁共振图像重建方法技术

一种生成对象的磁共振图像的方法，包括通过对k空间的椭圆中心区进行采样以及对k空间的椭圆外周区进行部分采样来采集k空间样本，其中，所述k空间具有多个点，每个点表示一潜在样本，其中，所述外周区围绕所述中心区。所述方法还包括：检测所述对象的呼吸运动，以及使用在检测到呼吸运动之前采集的所述k空间样本来重建所述对象的所述磁共振图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有在对中心和外周k空间区的采样期间的呼吸运动检测的磁共振图像重建方法
本专利技术涉及对象的磁共振成像领域。
技术介绍
磁共振成像(MRI)方法利用磁场与核自旋之间的相互作用，目的是形成二维或三维图像。这些方法目前得到广泛使用，尤其是在医学诊断领域。MR方法的优点在于，它们不需要电离辐射并且它们通常是无创的。MRI例如被用作成像技术，以使身体的结构性异常(例如肿瘤发展)可视化。MRI装置使用强大的磁场(以对齐身体里的一些原子核的磁化)和射频场(以系统性地更改该磁化的对齐)。这引起原子核产生可由扫描器检测的旋转磁场。该信息被记录以构建所述身体中被采样区的图像。磁场梯度引起不同位置的原子核以不同的速度旋转。通过使用不同方向的梯度，可以在任意取向获得2D图像或3D体积。根据一般的MR方法，患者(或者一般为待检查目标)的身体被布置在强的均匀磁场B0中，磁场B0的方向同时限定一轴，一般为测量所基于的坐标系的z轴。可以借助于接收RF天线来检测所述磁化的任意时变，所述接收RF天线被以这样的方式在所述MR设备的检查体积内配置并取向，使得在垂直于所述z轴的方向测量所述磁化的所述时变。可以通过切换磁场梯度，来实现在身体中的空间分辨。所述磁场梯度沿三个主轴延伸，并且被叠加在所述均匀磁场上，得到自旋共振频率的线性空间相依性。在所述接收天线中拾取的信号则包括不同频率的分量，所述分量可以被链接到所述身体/对象中的不同位置。由所述接收天线获得的所述信号数据与空间频域相匹配，并且被称作k空间数据。所述k空间数据一般包括以不同的相位编码采集的多条线。通过收集若干样本来将每条线数字化。例如通过逆傅里叶变换，将一套k空间数据的样本变换为MR图像。此外，D.S.Weller等人的文献“CombinedcompressedsensingandparallelMRIcomparedforuniformandrandomcartesianundersamplingofk-space”(2011年IEEEInt.Conf.onAcuostics,Speech,andSignalProcessing，捷克共和国，布拉格，2011年5月，553-6页)公开了压缩感测与可变密度随机k空间采样的组合。组合这两种方法使得能够以比先前实现的更大的欠采样进行成像。美国专利US2009/0274356A1描述一种用于生成对象的磁共振图像的方法。所公开的专利技术涉及使用压缩感测的磁共振成像，其允许稀疏信号(或可以通过变换而使其稀疏的信号)从高度不完整的样本的集的恢复，并且因此具有显著减少MRI扫描时间的潜力。
技术实现思路
本专利技术提供在独立权利要求中要求保护的方法、医学装置和计算机程序产品。在从属权利要求中给出了实施例。根据本专利技术的实施例，提供一种采样策略，用于具有不完整屏气的磁共振成像，所述策略支持从直到任意时间点采集的数据来重建图像。本专利技术提出将具有全局采样密度变化的分割采集与局部泊松圆盘采样组合。所述采样策略因此与用于加速扫描的压缩传感和平行成像兼容，并且能适应空间分辨率随时间的目标函数。或者用外部或内部传感器来检测呼吸运动的开始，或者所述呼吸运动的开始基于被应用于从连续的更多的数据产生的一系列图像的度量。根据本专利技术的实施例，提供一种生成对象的磁共振图像的方法，包括通过以下方式来采集k空间样本：对k空间的椭圆中心区进行采样，其中，所述k空间具有多个点，每个点表示一潜在样本；以及对k空间的椭圆外周区进行部分采样，其中，所述外周区围绕所述中心区。所述方法还包括：检测所述对象的呼吸运动；以及使用在检测到呼吸运动之前采集的所述k空间样本来重建所述对象的所述磁共振图像。本专利技术的实施例是尤其有利的，因为它们提供从在具有先验未知长度的屏气期间采集的数据来重建图像。该重建避免了伪影，并且因此避免了在呼吸运动的早发的情况中因先前方法造成的图像质量的降低。其依赖于这样的特定概况命令，所述概况命令使得有可能将在呼吸运动的开始之后采集的数据从所述重建排除。根据本专利技术的一个实施例，所述中心区被完全采样。大体上，如果呼吸运动发生在对k空间的外周(而不是k空间的中心)的采样期间，则因不完整屏气造成的伪影较不严重。因此，本专利技术的实施例是尤其有利的，因为它们完整地并且在早期采样所述中心k空间，因此降低了更严重的运动伪影的风险。根据本专利技术的一个实施例，所述方法还包括在所述采集期间随时间增大所述外周区的半轴，用于随时间提高空间分辨率。本专利技术的实施例是尤其有利的，因为它们提供了这样的程序，所述采样密度随时间增大，对应于随时间减小的平均减小因子，得到更高的图像质量。根据本专利技术的一个实施例，所述方法还包括通过对所述多个点中位于所述外周区的子集的随机或伪随机选择，执行所述部分采样。根据本专利技术的一个实施例，选择所述多个点中先前尚未被选择的一个的似然性由k空间和时变目标采样密度限定。本专利技术的实施例是尤其有利的，因为它们提供了这样的程序，所述采样密度变得局部接近均匀，有助于平行成像重建，得到更高质量的所重建图像。术语采样密度在这里意指被采样点的密度。根据本专利技术的一个实施例，对所述多个点中先前尚未被选择的一个的所述选择基于k空间和到已被选择的所有点的时变最小距离。本专利技术的实施例是尤其有利的，因为它们提供了这样的程序，所重建的图像的质量因上述在局部接近均匀的采样密度，而变得更好。根据本专利技术的一个实施例，所选择的点的序列被分组为子序列，其中，每个子序列中的所述所选择的点被排列(permute)以使由于系统与采集缺陷的伪影最小化。根据本专利技术的一个实施例，每个子序列中的所述点被排列以使k空间中紧接连续采集的点之间的距离最小化。本专利技术的实施例是尤其有利的，因为它们提供了这样的程序，可以使所述采集中的涡流效应最小化，得到减少的源自涡流的伪影。根据本专利技术的一个实施例，用目标最大平均减小因子来限定每个子序列中所选择的点的数目。本专利技术的实施例是尤其有利的，因为它们提供了这样的程序，减小因子连续减小，这也提供更好的图像重建。根据本专利技术的一个实施例，所述采样密度向着所述k空间的外周减小。本专利技术的实施例是尤其有利的，因为它们提供了这样的程序，被完整采样的中心区随时间增大，得到最佳可得图像。根据本专利技术的一个实施例，使用磁共振导航器来检测所述呼吸运动，其中，检测所述对象的隔膜或腹部的移动，其中，与所述成像同时或交错地执行所述检测，并且其中，在检测到所述对象的呼吸运动时自动停止所述采集。个体患者实际上能屏住呼吸的持续时间是未知的并且一般是不可预测的。本专利技术的实施例是尤其有利的，因为它们将操作者从以下情况中解放出来：即在所述检查之前猜测该持续时间，以及在高估的情况中重复所述检查。根据本专利技术的一个实施例，通过使用在某个时间点之前采集的所述k空间样本来重建所述磁共振图像，其中，该时间点依次增加，并且取没有显著伪影的最后图像作为结果，其中，采用压缩感测或平行成像重建，或两者的组合，用于生成所述磁共振图像。本专利技术的实施例是尤其有利的，因为它们提供了这样的程序，所述程序实现了使用压缩感测和平行成像两者，从稀疏、不完整的数据对图像的有效重建。根据本专利技术的一个实施例，使用磁共振梯度回波、自旋回波、回波平面成像或弥散加权成像序列来采集所述k空间样本。本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生成对象的磁共振图像的方法，所述方法包括：‑通过以下方式采集k空间样本：‑对k空间的椭圆中心区进行采样，其中，所述k空间具有多个点，每个点表示一潜在样本；‑对k空间的椭圆外周区进行部分采样，其中，所述外周区围绕所述中心区；‑检测所述对象的呼吸运动；‑使用在检测到呼吸运动之前采集的所述k空间样本来重建所述对象的所述磁共振图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.19 US 61/612,5221.一种生成对象的磁共振图像的方法，所述方法包括：-检测所述对象的呼吸运动；-通过以下方式采集k空间样本：-对k空间中(ky，kz)平面的椭圆中心区进行完全采样，其中，所述k空间具有多个点，每个点表示一潜在样本，并且其中，所述(ky，kz)平面的每个点对应于对k空间中沿kx的线的完全采样；-对k空间中所述(ky，kz)平面的椭圆外周区进行部分采样，其中，所述外周区围绕所述中心区；-对所述椭圆外周区的所述部分采样根据：-以泊松圆盘分布和在k空间中的所述(ky，kz)平面中以预设采样减小因子向外减小的可变密度来进行随机或伪随机采样；-选择距已采样点的预选最小距离之外的采样位置并且最小化连续采样点之间的距离；-重复对所述(ky，kz)平面的所述椭圆外周区的所述部分采样，增大所述椭圆外周区，直到(a)达到所采集的k空间样本的预设最大分辨率，或者(b)检测到所述对象的呼吸运动；-使用压缩感测技术，使用在检测到呼吸运动之前采集的所述k空间样本来重建所述对象的所述磁共振图像。2.如权利要求1所述的方法，其中，当达到所述预设最大分辨率时，以所述部分采样密度的减小的减小因子，继续对所述(ky，kz)平面的所述椭圆外周区进行所述部分采样。3.如权利要求1所述的方法，还包括在所述采集期间针对所述椭圆外周区的增大而随时间增大所述外周区的半轴，用于随时间提高空间分辨率。4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使用磁共振导航器来检测所述呼吸运动，其中，检测所述对象的隔膜或腹部的移动，其中，与成像同时或交错地执行所述检测，并且其中，当检测到所述对象的呼吸运动时自动停止所述采集。5.一种用于生成对象的磁共振图像的医学装置，被配置为：-检测所述对象的呼吸运动；-通过以下方式采集k空间样本：-对k空间中(ky，kz)平面的椭圆中心区...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·格达尼斯，H·埃格斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL