具有增强的稳定性和速度的电导率重建的EPT方法技术

一种电性质断层摄影方法，用于根据表示感兴趣对象(20)的至少部分的磁共振图像的磁共振图像数据重建电导率(σ)的空间分布，所述空间分布覆盖所述磁共振图像的区的至少部分，并且所述方法包括以下步骤：‑分割所述磁共振图像；‑将采集相位值进行外推；‑由所述外推相位值替换采集相位值；‑变换到频域中；‑分别将经频域变换的数值二阶导数乘以采集相位值并且将所述经频域变换的数值二阶导数乘以外推相位值；并且‑将相乘的结果变换到空间域中。还包括对应的MRI系统和软件模块。

EPT method for electrical conductivity reconstruction with enhanced stability and speed

A tomography method for electrical properties, according to the object of interest (20) magnetic resonance image data reconstruction of conductivity of at least part of the magnetic resonance image (a) the spatial distribution of at least a portion of the spatial distribution of the magnetic resonance image of the coverage area, and the method comprises the following steps: segmentation the magnetic resonance image acquisition; phase values were extrapolated by the extrapolation phase; value substitution acquisition phase value; frequency domain transformation; respectively by numerical domain two order derivative acquisition phase value and multiplied by the numerical domain two order derivative multiplied by the extrapolation phase value; and multiplies the transform to the spatial domain. Also includes the corresponding MRI system and software modules.

【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用于根据表示感兴趣对象的至少部分的磁共振图像的磁共振图像数据重建电导率的空间分布的电性质断层摄影(EPT)方法。
技术介绍
在Katscher,U.等人的文章“Determination of Electric Conductivity and Local SAR Via B1Mapping”(IEEE Trans.Med.Imag.2009；28:1365-1374)中，已经建议了通过电性质断层摄影(EPT)方法从磁共振成像系统的应用的射频线圈的空间灵敏度分布导出感兴趣对象的部分的电导率。感兴趣对象的部分的电性质能够潜在地被用作用于支持对客体进行诊断以区分健康组织与恶性组织(例如肿瘤)的额外信息。Voigt,T.等人的文章“Quantitative Conductivity and Permittivity Imaging of the Human Brain Using Electric Properties Tomography”(Magn.Reson.in Med.2011年；66:456-466)描述了一种用于根据在磁共振成像中所采用的射频发射场的相位图像重建感兴趣对象的部分的空间电导率分布的方法和公式。Katscher等人的Proc ISMRM 2012第3482页中描述了一种基于拟合在Tx相位上的局部抛物线函数的EPT重建算法。该出版物描述了抛物线拟合能够被用于去除边界伪迹。期望提供用于根据磁共振图像数据重建感兴趣对象的部分的电导率的空间分布的快速且鲁棒的方法。
技术实现思路
电导率σ能够经由下式根据收发相位经由公式(1)定量地重建(收发相位是射频发射阶段和射频接受阶段的叠加)，其中，μ0指代真空磁导率，ω指代拉莫尔频率，Δ＝▽2指代所谓的拉普拉斯算符或拉普拉斯算子。在数值方法中，拉普拉斯算子的计算通过所采集的磁共振图像的收发相位和微分核的卷积来实现。计算电导率σ所需的CPU处理时间能够通过将微分核和收发相位傅立叶变换到频域中来显著地缩短，这将卷积降低至仅仅乘法运算。然而，在频域中，不同解剖隔室之间的，尤其是组织和空气之间的边界不能够被识别，从而导致当执行跨越组织边界的拉普拉斯运算时的严重的伪影。例如，软组织和脂质之间的相位演化对于诸如平衡快速场回波(bFFE)的选定的磁共振成像技术能够是不连续的。此外，骨骼、韧带和其他种类可以示出接近零的磁共振信号，并且因此具有非常嘈杂的磁共振图像信号相位。因此，本专利技术的目的是提供一种用于根据磁共振图像数据重建电导率的空间分布的基于电性质断层摄影(EPT)的快速且鲁棒的方法，其生成尽可能底数量的伪影。在本专利技术的一个方面中，所述目的通过一种电性质断层摄影方法来实现，所述方法用于根据表示感兴趣对象的至少部分的磁共振图像的磁共振图像数据重建电导率的空间分布。所述空间分布覆盖磁共振图像的区的至少部分。所述方法包括以下步骤：-将所述磁共振图像分割为对应于感兴趣体积的体素和所述感兴趣体积外部的体素，其中，由分割边界来分离对应于所述感兴趣体积的所述体素和所述感兴趣体积外部的所述体素；-将邻近于所述分割边界的对应于所述感兴趣体积的体素的至少所述磁共振图像数据的采集相位值进行外推，以获得针对所述感兴趣体积外部且邻近所述感兴趣体积的体积的体素的外推相位值；-由所述外推相位值替换对应于所述感兴趣体积外部且邻近所述感兴趣体积的体积的体素的磁共振数据的采集相位值；-变换到频域中：数值核表示数值二阶导数，所述采集相位值对应于所述感兴趣体积的所述体素，并且所述外推相位值对应于所述感兴趣体积外部且邻近所述感兴趣体积的所述体素；-分别地将经频域变换的数值二阶导数乘以所述采集相位值并且将经频域变换的数值二阶导数乘以外推相位值；并且-将相乘的步骤的结果变换到空间域中。以这种方式，如果表示数值二阶导数的数值核被应用于显著不同的电导率的体素，则可能生成的边界伪影能够被降低或被避免。因此，所述方法尤其是在其中磁共振图像数据表示包括感兴趣对象的头部、肝、肾和前列腺中的一个的磁共振图像的情况下是特别有效的。在一个实施例中，感兴趣体积外部且邻近感兴趣体积的体积可以包括在两个线性无关方向上的至少五个体素，更优选地，至少十个体素，并且最优选地，在两个线性无关方向上的至少二十个体素。优选地，外推相位值被选择为恒定的。由此，邻近于分割边界的感兴趣体积的体素和感兴趣体积外部且邻近感兴趣体积的体素的相位中的大步骤能够被容易地被避免。在方法的优选实施例中，外推的步骤包括相位值的三维抛物线外推。以这种方式，外推相位值能够容易地被计算。在方法的另一优选实施例中，分割的步骤采用基于模型的分割方法来执行。由此，感兴趣对象的部分的模型形状能够参数化地被调整以匹配感兴趣对象的部分的解剖细节从而用于获得最准确的分割，并且能够获得电导率的更精确的空间分布。模型的表面可以以有小面模式(faceted mode)表示，其被绘制为近似解剖细节的表面的如矩形或三角形的一系列平面区域。总体上，在表面表示中，表面可以以对于本领域技术人员而言表现为合适的任何其他模式来表示，例如线框表示。在又一优选实施例中，方法包括在空间域中的滤波的步骤，其中，所述步骤在将相乘的步骤的结果变换到空间域中的步骤之后执行，以用于实现降噪。在本专利技术的另一方面中，提供了一种被配置用于采集感兴趣对象的至少部分的磁共振图像的磁共振成像系统，包括：-检查空间，其被提供为将所述感兴趣对象的至少所述部分定位在所述检查空间内；-主磁体，其被配置用于在所述检查空间中生成静态磁场B0；-磁梯度线圈系统，其被配置用于生成被叠加到所述静态磁场B0的梯度磁场；-至少一个射频天线设备，其被配置用于将射频激励场B1施加到所述感兴趣对象的所述部分的原子核或所述部分内的原子核以用于磁共振激励，-至少一个射频天线设备，其被配置用于从已经通过施加所述射频激励场B1激励的所述感兴趣对象的所述部分的所述原子核或所述部分内的所述原子核接收磁共振信号；-控制单元，其被配置用于控制所述磁共振成像系统的功能；以及-处理器单元，其被配置为执行如本文公开的方法中的任何或其组合的步骤。优选地，磁共振成像系统的控制单元被配置为启动脉冲序列，其中，每个脉冲序列被配置为经由至少一个射频天线设备生成射频场，并且经由磁梯度线圈系统生成磁梯度场。脉冲序列对静态磁场B0的变化不敏感。在一个实施例中，控制单元可以被配置为启动脉冲序列，所述脉冲序列适合于以下中的至少一个：-平衡梯度稳态自由进动(bSSFP)序列，尤其是三维平衡快速场回波(3D-bFFE)序列，以及-三维自旋回波序列，尤其是三维快速自旋回波(3D-TSE)序列。在本专利技术的又一方面中，提供了一种软件模块，用于执行根据表示感兴趣对象的至少部分的磁共振图像的磁共振图像数据重建电导率的空间分布的以上公开的方法中的任一个或者其组合的实施例。要被实行的方法步骤被转换为所述软件模块的程序代码，其中，所述程序代码可实施在所述磁共振成像系统的存储器单元中并且可由所述磁共振成像系统的处理器单元执行。所述处理器单元可以是所述控制单元的所述处理器单元，所述控制单元通常用于控制磁共振成像系统的功能。备选地或者补充地，所述处理器单元可以是另一处理器单元，其特别地被设计为运行方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电性质断层摄影方法，用于根据表示感兴趣对象(20)的至少部分的磁共振图像的磁共振图像数据重建电导率(σ)的空间分布，所述空间分布覆盖所述磁共振图像的区的至少部分，并且所述方法包括以下步骤：‑将所述磁共振图像分割为对应于感兴趣体积(32)的体素和所述感兴趣体积(32)外部的体素的步骤(48)，其中，由分割边界(34)来分离对应于所述感兴趣体积(32)的所述体素和所述感兴趣体积(32)外部的所述体素；‑将邻近于所述分割边界(34)的对应于所述感兴趣体积(32)的体素的至少所述磁共振图像数据的采集相位值进行外推，以获得针对所述感兴趣体积(32)外部且邻近所述感兴趣体积(32)的体积的体素的外推相位值的步骤(50)；‑由所述外推相位值替换对应于所述感兴趣体积(32)外部且邻近所述感兴趣体积(32)的所述体积的体素的磁共振数据的采集相位值的步骤(52)；‑变换到频域中的步骤(54)，数值核表示数值二阶导数，所述采集相位值对应于所述感兴趣体积(32)的所述体素，并且所述外推相位值对应于所述感兴趣体积(32)外部且邻近所述感兴趣体积(32)的所述体素；‑分别将经频域变换的数值二阶导数乘以经频域变换的采集相位值并且将所述经频域变换的数值二阶导数乘以经频域变换的外推相位值的步骤(56)；以及‑将相乘的步骤(56)的结果变换到空间域中的步骤(58)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.16 EP 14164942.61.一种电性质断层摄影方法，用于根据表示感兴趣对象(20)的至少部分的磁共振图像的磁共振图像数据重建电导率(σ)的空间分布，所述空间分布覆盖所述磁共振图像的区的至少部分，并且所述方法包括以下步骤：-将所述磁共振图像分割为对应于感兴趣体积(32)的体素和所述感兴趣体积(32)外部的体素的步骤(48)，其中，由分割边界(34)来分离对应于所述感兴趣体积(32)的所述体素和所述感兴趣体积(32)外部的所述体素；-将邻近于所述分割边界(34)的对应于所述感兴趣体积(32)的体素的至少所述磁共振图像数据的采集相位值进行外推，以获得针对所述感兴趣体积(32)外部且邻近所述感兴趣体积(32)的体积的体素的外推相位值的步骤(50)；-由所述外推相位值替换对应于所述感兴趣体积(32)外部且邻近所述感兴趣体积(32)的所述体积的体素的磁共振数据的采集相位值的步骤(52)；-变换到频域中的步骤(54)，数值核表示数值二阶导数，所述采集相位值对应于所述感兴趣体积(32)的所述体素，并且所述外推相位值对应于所述感兴趣体积(32)外部且邻近所述感兴趣体积(32)的所述体素；-分别将经频域变换的数值二阶导数乘以经频域变换的采集相位值并且将所述经频域变换的数值二阶导数乘以经频域变换的外推相位值的步骤(56)；以及-将相乘的步骤(56)的结果变换到空间域中的步骤(58)。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述外推相位值被选择为恒定的。3.如权利要求1或2所述的方法，其中，外推的步骤(50)包括三维抛物线外推。4.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，分割的步骤(48)采用基于模型的分割方法来执行。5.如前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括在空间域中进行滤波的步骤(60)，其中，所述步骤在将所述相乘的步骤(56)的所述结果变换到所述空间域中的步骤(58)之后...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·施特宁，U·卡切尔，T·H·施特勒，
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