使用多幅扩散加权MR图像来计算B0图像制造技术

本发明专利技术提供了医学成像系统(100、300)。所述机器可执行指令(110)的执行使处理器(102)：接收(200)对象(318)的多幅扩散加权图像(112)，其中，所述多幅扩散加权图像各自具有分配的b值，其中，所述多幅扩散加权图像各自具有分配的扩散加权方向，其中，针对感兴趣区域(309)，在所述多幅扩散加权图像中的每幅扩散加权图像中存在至少一个对应体素(506)；构建(202)针对所述至少一个对应体素中的每个对应体素的方程组(114)，其中，所述方程组是根据针对所述多幅扩散加权图像中的每幅扩散加权图像的所述分配的扩散加权方向的表观扩散方程来构建的；对针对每个体素的所述方程组求解(204)b0值作为优化结果；并且使用针对每个体素的所述b0值来构建(206)b0图像。图像。图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用多幅扩散加权MR图像来计算B0图像


[0001]本专利技术涉及磁共振成像，特别涉及扩散加权成像。

技术介绍

[0002]磁共振成像(MRI)扫描器使用大型静态磁场将原子的核自旋对齐，作为产生患者体内的图像的流程的部分。该大型静态磁场被称为B0场或主磁场。由射频(RF)脉冲引起的梯度磁场(B1场)可以用于操纵自旋的取向。如果B1场旋转自旋而使得自旋不与B0场对齐，则自旋将开始处理并生成射频信号。
[0003]在自旋后的扩散加权成像(DWI)相对于B0场旋转到一定角度之后，使用第一扩散加权梯度来使体积内的自旋去定相。然后，相同的第二扩散加权梯度使体积内的自旋复定相。在使自旋复定相之后，能够测量自旋的射频信号。如果自旋移入或移出体积，则自旋将不会得到正确的复定相。因此，扩散加权图像的强度对自旋的扩散非常敏感。
[0004]扩散加权梯度的去定相和复定相取决于梯度的幅值、梯度的持续时间和两个扩散加权梯度之间的时间分离度。考虑了这些因素的措施是b值。如果b值等于零，则不使用扩散加权梯度。当b值为零时，它被称为b0。b0图像是扩散加权图像，其中，扩散加权梯度被关闭或未被使用。也就是说，b0图像是没有扩散编码的磁共振图像，即，基础的磁共振信号不是扩散敏感的。当不施加扩散加权时，b0值对应于体素/像素值。换句话说，b0值是在没有扩散加权处的图像强度。在Malyarenko等人的期刊文章“Analysis and correction of Gradient Nonlinearity Bias in Apparent Diffusion Coefficient Measurements”(Magnetic Resonance in Medicine，第71卷，第1312
‑
1323页，2014年)中公开了校正ADC测量中的梯度非线性偏差的方法。所公开的方法依赖于具有b0图像。
[0005]在美国专利公开物US 9851226 B2中，与Malyarenko等人的文章相同的作者公开了用于校正由MRI系统进行的平均扩散性测量中的梯度非线性偏差的技术，并且该技术包括最小数量的空间校正项以使用三个正交扩散加权成像(DWI)梯度来实现足够的误差控制。该校正基于将系统梯度非线性张量旋转到DWI梯度帧中，其中，通过其欧几里德范数描述了b矩阵的空间偏差。该技术避免了针对任意各向异性介质的耗时的完整扩散张量的多向采集和噪声敏感的数学对角线化。

技术实现思路

[0006]本专利技术在独立权利要求中提供了医学成像系统、计算机程序产品和方法。在从属权利要求中给出了实施例。
[0007]在Malyarenko等人的期刊文章中，公开了校正梯度非线性的方法。然而，该方法要求了解b0图像以进行这种校正。当然能够直接测量b0图像，但是b0图像中的噪声降低了梯度非线性校正的准确度。示例可以通过使用优化过程计算b0图像来进一步提供更好的梯度非线性校正。
[0008]这可以使用针对不同b值并且可能具有指向不同方向的扩散加权梯度而采集的多
幅扩散加权图像或其集合来完成。然后可以使用表观扩散方程来构建针对每个体素的方程组。一旦构建了该方程组，就能够使用针对该体素的b0值的优化过程来该方程组。使用的扩散加权图像越多，b0值就越准确。本专利技术的洞察点在于，通过使用优化过程计算的b0图像对b0图像中的噪声的敏感性小于直接测量的b0图像对b0图像中的噪声的敏感性。也能够在这种优化中使用测量的b0图像中以改善计算出的b0图像。
[0009]在一个方面中，本专利技术提供了一种医学成像系统，所述医学成像系统包括用于存储机器可执行指令的存储器。所述医学成像系统还包括用于控制所述医学成像系统的处理器。所述机器可执行指令的执行使所述处理器接收对象的多幅扩散加权图像。所述多幅扩散加权图像各自具有分配的b值。所述多幅扩散加权图像各自具有分配的扩散加权方向。针对感兴趣区域，在所述多幅扩散加权图像中的每幅扩散加权图像中存在至少一个对应体素。
[0010]如上所述，在扩散加权成像中，首先将自旋旋转到一定角度，自旋以该角度进行处理并且然后在扩散加权方向上施加扩散加权梯度。这种操作使得自旋发生去定相。在一段时间之后，再次施加扩散加权梯度，并且这种操作用于使得自旋发生复定相。离开该体积的自旋或进入该体积的自旋没有正确发生复定相。基本上，强度下降能够指示从体积向外扩散的量。扩散加权梯度的有效性是上面提到的b值。去相位的量取决于梯度的幅度和时间。
[0011]使用磁共振成像系统来采集多幅扩散加权图像，并且b值是在采集期间使用的扩散加权梯度的b值。施加梯度的方向是扩散加权方向。通常，当执行扩散加权成像时，有三个正交的扩散加权方向被选择用于各种不同的b值。虽然在数学上很方便，但是并不需要扩散加权方向是正交的或者甚至与磁共振成像系统的坐标系对齐。当没有使用梯度时的b值就是所谓的b0值。
[0012]所述机器可执行指令的执行还使所述处理器构建针对所述至少一个对应体素中的每个对应体素的方程组。对应体素意味着图像中的每幅图像中都存在体素且该体素等同于其他体素。理想地，对象将是静止的，并且会有一系列图像，并且与体素中的每个体素有一对一的对应关系。所述方程组是根据针对所述多幅加权图像中的每幅加权图像的所述分配的扩散加权方向的表观扩散方程来构建的。如本文所使用的表观扩散方程是可以用于计算表观扩散方程系数的方程。(自我提示：这里插入表观扩散方程的示例)针对单个体素的表观扩散方程是：
[0013][0014]其中，S(b
k
)是遵循扩散梯度b
k
的图像强度，并且S0是非扩散图像强度。ADC
k
是在扩散梯度b
k
的方向上的表观扩散系数。值S0是b0值。针对多幅扩散加权图像中的每一幅扩散加权图像，存在能够被添加到方程组的一个方程(1)。S(b
k
)是测量值。通过使用优化，能够求解b0值以及ADC值。能够以不同方式来公式化形成方程1。例如，b
k
值和ADC
k
值能够是向量，并且在方程(1)中取这两个向量的点积。
[0015]能够以不同的方式公式化形成在数学上等同的方程组。例如，通过取对数来将上面的表观扩散方程重写为线性方程。这可以例如使得计算更加直接和容易，即使方程(1)是如上所写的形式，也仍然能够对其求解。
[0016]所述机器可执行指令的执行还所述使处理器对针对每个体素的所述方程组求解
b0值作为优化结果。特别地，由于固有的测量或者在多幅扩散加权图像中可能还有少量的移动或其他缺陷，因此在体素中会存在噪声。通过对所述方程求解b0值作为优化结果，能够获得这样的b0值，其噪声比直接测量的b0值的噪声更小。还应当注意，分配的b值中的一个b值能够为零，使得直接测量了b0值。使用优化可以实现以下效果：通过使用其他采集的多幅扩散加权图像来使这种测量的b0图像得到进一步校正。
[0017]在另一实施例中，所述机器可执行指令的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种医学成像系统(100，300)，包括：存储器(108)，其用于存储机器可执行指令(110)；处理器(102)，其用于控制所述医学成像系统，其中，所述机器可执行指令的执行使所述处理器：接收(200)对象(318)的多幅扩散加权图像(112)，其中，所述多幅扩散加权图像各自具有分配的b值，所述分配的b值表示扩散加权强度，其中，所述多幅扩散加权图像各自具有分配的扩散加权方向，其中，针对感兴趣区域(309)，在所述多幅扩散加权图像中的每幅扩散加权图像中存在至少一个对应体素(506)；构建(202)针对所述至少一个对应体素中的每个对应体素的方程组(114)，其中，所述方程组是根据针对所述多幅扩散加权图像中的每幅扩散加权图像的所述分配的扩散加权方向的表观扩散方程来构建的；对针对每个体素的所述方程组求解(204)表示零扩散加权的b0值作为优化结果；并且使用针对每个体素的所述b0值来构建(206)b0图像，其中，所述b0值对应于无扩散加权处的图像强度。2.根据权利要求1所述的医学成像系统，其中，所述机器可执行指令的执行还使所述处理器使用所述b0图像来计算(208)对所述多幅扩散加权图像中的至少一幅扩散加权图像的图像强度校正以校正梯度非线性。3.根据权利要求2所述的医学成像系统，其中，所述图像强度校正是在每个分配的扩散加权方向上计算的。4.根据权利要求1、2或3所述的医学成像系统，其中，所述医学成像系统还包括磁共振成像系统(302)，其中，所述存储器还包含脉冲序列命令(320)，所述脉冲序列命令被配置为控制所述磁共振成像系统根据扩散加权磁共振成像协议采集磁共振成像数据(322)，其中，所述机器可执行指令的执行还使所述处理器：利用所述脉冲序列命令来控制(400)所述磁共振成像系统采集所述磁共振成像数据；并且使用所述磁共振成像数据来重建(402)所述多幅扩散加权图像。5.根据前述权利要求中的任一项所述的医学成像系统，其中，所述机器可执行指令的执行还使所述处理器在构建所述方程组之前在所述多幅扩散加权图像之间执行运动校正。6.根据前述权利要求中的任一项所述的医学成像系统，其中，所述多幅扩散加权图像是EPI多幅扩散加权图像，其中，所述机器可执行指令的执行还使所述处理器在构建所述方程组之前执行对所述多幅扩散加权图像的EPI失真校正。7.根据前述权利要求中的任一项所述的医学成像系统，其中，所述方程组中的每个方程是通过以下操作来构建的：将体素的测量强度的对数设置为等于b0值项加上针对每个扩散方向的b值项和表观扩散系数项的乘积。8.根据前述权利要求中的任一项所述的医学成像系统，其中，所述优化结果被求解为在所述方程组中的每个方程中的b值上的指数拟合。9.根据前述权利要求中的任一项所述的医学成像系统，其中，针对所述多幅扩散加权图像中的一幅扩散加权图像的所述b值是0。10...

【专利技术属性】
技术研发人员：JP，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：