用于快速采集和重建覆盖体积的磁共振图像序列的方法和设备技术

一种用于创建，尤其是采集和重建对象(1)的磁共振(MR)图像序列的方法，所述MR图像序列表示所述对象(1)的一系列横截面切片(2)，所述方法包括：(a)提供包括待重建的所述MR图像的图像内容的一系列多组图像原始数据，所述图像原始数据是使用磁共振成像(MRI)设备的至少一个射频接收器线圈收集的，其中每组图像原始数据包括在成像平面中生成的多个数据样本，所述多个数据样本具有梯度回波序列，所述梯度回波序列使用非笛卡尔k空间轨迹对通过所述至少一个射频接收器线圈接收的MRI信号进行空间编码；每组图像原始数据包括k空间中具有等效空间频率内容的一组均匀分布的线；每组图像原始数据的所述线穿过k空间的中心并覆盖连续的空间频率范围；每组图像原始数据的所述线在连续多组图像原始数据中的位置不同；以及选择每组图像原始数据的线数，使得每组图像原始数据在根据奈奎斯特

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于快速采集和重建覆盖体积的磁共振图像序列的方法和设备


[0001]本专利技术涉及一种用于创建，尤其是用于采集和重建覆盖体积的磁共振(MR)图像序列的方法。此外，本专利技术还涉及一种被配置用于实现该方法的磁共振成像(MRI)设备。本专利技术可应用于MR成像领域，尤其是医学MR成像(例如，内脏器官成像)或自然科学领域的非医学调查(例如，对工件的调查)领域。

技术介绍

[0002]在本说明书中，参考以下说明了本专利技术的技术背景的现有技术，尤其涉及MR图像采集和重建：
[0003][1]J.Frahm等人，《计算机辅助断层摄影术杂志》，第10期，第363
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368页，1986年；
[0004][2]US 4 707 658 A；
[0005][3]M.Weiger等人，《物理学、生物学与医学磁共振材料》(MAGMA)，第14期，第10
‑
19页，2002年；
[0006][4]Y.
‑
C.Kim等人，《医学磁共振》，第61期，第1434
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1440页，2009年；
[0007][5]G.H.Glover，《北美神经外科临床》，第22期，第133
‑
139页，2011年；
[0008][6]US 2011/0234222 Al；以及
[0009][7]M.Uecker等人，《核磁共振生物医学应用》，第23页，第986
‑
994页，2010年。
[0010]自1973年提出磁共振成像(MRI)概念之后，一般需要一种用于快速扫描被调查对象的体积的方法，例如在医学成像领域，该方法可以在短时间内实现对整个人体器官的全面成像并且具有对运动的稳健性。潜在的临床应用范围广泛，从不太配合的患者、儿童和婴儿的研究(例如，以减少或完全避免镇静或麻醉)到存在不可避免移动的研究(例如，腹部或胎儿成像)以及注射造影剂后的灌注研究，这些研究需要以足够的时间分辨率对整个器官(例如，乳房、肝脏、前列腺)进行重复成像。
[0011]首先并且在许多情况下，体积覆盖的有利方案是3D MRI，其通过1985年的FLASH专利技术实现，其中提供几分钟的测量时间(例如，参见[1]、[2])。近二十年后，出现并行MRI，其利用轻度数据欠采样结合多个接收线圈(现在是所有商业MRI系统的标准)，从而实现进一步提速，通常每个维度提速两倍(例如，参见[3])。最近，高度专业化的应用实现了几秒钟的3D MRI测量时间(例如，参见[4])。
[0012]然而，所有3D MRI技术本质上都对运动具有敏感性，这是由于这样一个事实，即用于图像重建的时间足迹与总采集时间匹配，或者换句话说，整个3D MRI数据集有利于形成每个回顾性重建图像平面。由于对象在3D采集过程中移动会干扰整个3D体积的重建，因此该特性表现出一般性缺点。
[0013]覆盖体积的替代方案是通过多切片采集横截面图像。例如，当使用具有每个横截面图像一秒测量时间的FLASH技术时，如果通过50个厚度为3mm的相邻部分按顺序扫描厚度为150mm的体积，则该技术会产生50秒的测量时间。然而，单个图像的移动速度可能仍然大
于单次采集时间(例如，心脏搏动)，并且对于许多临床应用而言，总测量时间仍然太慢。
[0014]当使用回波平面成像(EPI)技术进行横截面成像时，可以更快地采集多切片图像。此类实现通常用于人脑的功能性MRI研究(例如，参见[5])。可以在2到3秒内实现对一组相邻切片的全脑覆盖，这些相邻切片通过血氧水平依赖(BOLD)对比法按顺序采集以覆盖整个脑部。然而，基于EPI的技术的最相关缺点是对磁场不均匀性的敏感性。作为通常以单激发技术施加的多回波梯度回波序列(该序列依赖于采集许多梯度回波且必然会增加回波次数)，所有梯度回波都在一次射频激励之后出现，EPI对磁场不均匀性具有固有的强烈敏感性，这在人体内是不可避免的，因为生物组织的磁化率不同。虽然这种对不均匀性的敏感性是BOLD MRI所需的特征，该特征取决于活动引起的顺磁性脱氧血红蛋白局部浓度变化，但EPI图像中的不良后果包括几何畸变、人为正或负信号变化，甚至是受影响区域的信号完全缺失。例如，这些问题存在于大脑下部和前部(即，接近充满空气的腔或牙齿修复(dental repair))，并且通常存在于全身，例如在前列腺(即，接近充满空气的直肠)MRI中。
[0015][6]中提出了一种用于极其快速地采集和重建动态MR图像序列的方法。使用具有明显欠采样、非笛卡尔轨迹的梯度回波MRI序列进行空间编码，并且通过正则化非线性反演进行图像重建，使采集时间保持在几十毫秒的范围内。因此，根据要研究的动态过程，可以实时监控被调查对象的时间变化。然而，[6]中的技术主要用于收集对象的单个切片的图像，因此无法获得被调查对象的体积覆盖。虽然在[6]中也考虑了收集对象的不同切片的图像，但仅限几个切片，例如5个切片以下。此外，实现对应的应用作为交错多切片数据采集，使得[6]中的技术能够降低时间分辨率并提高对运动的敏感性。
[0016]专利技术目的
[0017]本专利技术的目的是提供一种用于创建，尤其是采集图像原始数据和重建覆盖被调查对象体积的横截面MR图像序列的改进方法，同时避免传统技术的缺点和/或实现MR成像的新应用。具体地，本专利技术的目的是提供一种用于创建无间隙覆盖体积的横截面MR图像序列的改进方法，以提高采集速度、降低对运动和磁场不均匀性的敏感性。对于医学成像应用，改进的MRI方法将能够无间隙覆盖人体的体积，从而能够对整个人体器官或器官系统进行全面成像。此外，本专利技术的目的是提供一种改进的MRI设备，其尤其适用于实施用于快速采集和重建覆盖体积的MR图像序列的方法。

技术实现思路

[0018]上述目的是通过包括独立权利要求的特征的MR图像创建方法和/或MRI设备实现的。本专利技术的有利实施例在从属权利要求中进行定义。
[0019]根据本专利技术的第一总体方面，上述目的是通过以下方式实现的，即通过一种用于创建，尤其是采集图像原始数据和重建被调查对象的MR图像序列的方法，其中所述MR图像序列表示所述对象的一系列连续横截面切片。
[0020]本专利技术的方法包括以下步骤：提供包括待重建的所述MR图像的图像内容的一系列多组图像原始数据。所述图像原始数据是使用磁共振成像(MRI)设备的至少一个射频接收器线圈收集的数据。每组图像原始数据包括在成像平面中生成的多个数据样本，所述多个数据样本具有梯度回波序列，所述梯度回波序列使用非笛卡尔k空间轨迹对通过所述至少一个射频接收器线圈接收的MRI信号进行空间编码。此外，每组图像原始数据包括k空间中
具有等效空间频率内容的一组均匀分布的线；其中每组图像原始数据的所述线穿过k空间的中心并覆盖连续的空间频率范围；以及每组图像原始数据的所述线在连续多组图像原始数据中的位置不同。选择每组图像原始数据的线数，使得每组图像原始数据在根据奈奎斯特
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香农采样定理(也称为惠特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于创建被调查对象(1)的磁共振(MR)图像序列的方法，所述MR图像序列表示所述对象(1)的一系列横截面切片(2)，所述方法包括以下步骤：(a)提供包括待重建的所述MR图像的图像内容的一系列多组图像原始数据，所述图像原始数据通过使用磁共振成像(MRI)设备的至少一个射频接收器线圈来收集，其中
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每组图像原始数据包括在成像平面中生成的多个数据样本，所述多个数据样本具有梯度回波序列，所述梯度回波序列使用非笛卡尔k空间轨迹对通过所述至少一个射频接收器线圈接收的MRI信号进行空间编码；
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每组图像原始数据包括k空间中具有等效空间频率内容的一组均匀分布的线；
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每组图像原始数据的所述线穿过k空间的中心并覆盖连续的空间频率范围；
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每组图像原始数据的所述线在连续多组图像原始数据中的位置不同；和
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选择每组图像原始数据的线数，使得每组图像原始数据在根据奈奎斯特
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香农采样定理定义的采样率极限以下进行欠采样；以及(b)对所述多组图像原始数据执行正则化非线性逆重建过程以提供所述MR图像序列，其中所述MR图像中的每一个是通过以下方式创建的：同时估计所述至少一个接收器线圈和所述图像内容的灵敏度，并且依赖所述至少一个接收器线圈和所述图像内容的所述灵敏度的当前估计与所述至少一个接收器线圈和所述图像内容的所述灵敏度的先前估计之间的差，其中
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所述对象(1)的所述横截面切片(2)是具有预定切片厚度的连续横截面切片(2)；
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每组所述图像原始数据表示所述连续横截面切片(2)中的一个；和
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每个横截面切片的位置在垂直于所述成像平面的方向上以切片移位Δ移动，以覆盖所述被调查对象(1)的体积。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括步骤(c)：组合所述MR图像以创建所述对象(1)的三维图像。3.根据权利要求1所述的方法，其中：
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所述重建过程包括抑制图像伪影的滤波过程。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述滤波过程包括以下各项中的至少一项：
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用于多个连续帧的中值滤波器；和
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用于每个帧的空间滤波器。5.根据权利要求4所述的方法，其中：
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所述滤波过程包括用于每个帧的所述空间滤波器；和
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所述空间滤波器是非局部均值滤波器。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中：
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连续切片(2)在垂直方向上的所述切片移位Δ等于所述横截面切片(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：延斯，
申请(专利权)人：马克思普朗克科学促进协会，
类型：发明
国别省市：