磁共振成像磁场的映射与非均匀性的校正制造技术

一种使用磁共振成像(MRI)系统来映射和校正对象内的磁场的不均匀性的系统和方法，其中存在单个主共振。该方法包括获取至少三个MRI图像，每个图像处于不同的回波时间(TE)。基于至少三个MRI图像来产生至少两个ΔTE图像(ΔTE

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁共振成像磁场的映射与非均匀性的校正
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求2020年11月20日提交的美国临时专利申请63/116,551的优先权，其通过引用整体并入本文。


[0002]本专利技术涉及核磁共振(NMR)和磁共振成像(MRI)，更具体地涉及绘制所产生的磁场(B0)；以及校正所产生的磁场(B0)中的不均匀性。

技术介绍

[0003]核磁共振(NMR)和磁共振成像(MRI)利用强磁体在从小样本管状物到人体的物体上产生均匀磁场(B0)(图1)。尽管状物所使用的磁体非常均匀，但磁体中的小缺陷导致磁场强度的空间变化大约为百万分之几。另外，当样本(例如管状物或人)插入其中时，场变得更加不均匀。例如，人的头部，空腔(例如鼻窦)，骨(头骨)和软组织(脑)之间的界面使得磁场局部变形，从而导致穿过上述对象的B0场强度发生变化(即不均匀性)。由于从特定位置测量的频率随该位置处的B0强度线性变化，因此将在整个对象上检测到一定范围的频率。这导致样本信号出现的不期望的加宽，从而降低信噪比。另外，在MRI中，这种不均匀性还导致被成像物体的形状的几何变形(拉伸/压缩)。
[0004]为了克服这些影响，可以将无源铁匀场或有源B0校正线圈(也称为B0匀场或简称为“匀场”)结合到在磁体的孔内使用的硬件中。有源匀场被设计成使得每个线圈在B0场中产生唯一的空间变化，其总强度和符号由施加到各个线圈的电流量来确定。当应用于物体时，这些线圈提供小范围B0校正场；或者增加或减小局部B0场强度，以便使穿过对象的B0场在空间上更加均匀。因此，当正确的电流组被施加到各个有源匀场时，匀场产生空间变化的B0场分布，该B0场分布与由对象产生的失真和磁体中的任何残余缺陷相匹配，但符号相反。
[0005]首先通过映射B0场来精确地表征穿过对象的B0场中的空间变化来最优地实现匀场的放置和/或施加到有源匀场的电流的调节。一旦完成这一点，就可以使用由各个匀场线圈产生的特定B0场的校准图像来计算用于驱动每个匀场线圈的电流量。然而，该过程取决于现有B0场分布的精确映射。此外，对于MRI应用或高通量NMR应用，重要的是保持这些测量的持续时间尽可能短，以最大化用于初级测量的可用研究时间。因此，能够提高测量精度同时最小化使其成为NMR和MRI应用的有价值的工具所需的时间的方法。实施方案概述
[0006]下面描述的本专利技术的各种实施例的系统和方法实现了快速和高精度的B0映射，该B0映射例如可以用于确定匀场无源匀场和/或有源匀场的匀场电流的位置，以便在使用磁共振成像(MRI)系统时减少不均匀性。虽然下面描述的实施例涉及MRI系统，但是应当理解，本专利技术可应用于本领域已知的其它成像系统，例如但不限于核磁共振(NMR)系统。
[0007]根据本专利技术的实施例，提出了一种使用其中存在单个主共振的磁共振成像(MRI)系统(或NMR系统)来映射和校正对象内的磁场不均匀性的方法，。该方法包括获取至少三个
MRI图像，每个图像处于不同的回波时间(TE)。基于至少三个MRI图像来产生至少两个ΔTE图像(ΔTE
i＝1
…
N
)，其中下标I＝1
……
N)是指具有递增的ΔTE时间的图像。允许ΔTE1图像中的混叠。ΔTE时间中的ΔTE1时间和ΔTE2时间被设置，以使得ΔTE1中出现缠绕的混叠点与ΔTE2的混叠点不重叠。每个ΔTE图像被展开。将最终的B0映射图设置为展开的ΔTE
N
图。
[0008]根据本专利技术的相关实施例，该方法还可以包括基于最终的B0映射图确定匀场电流和/或无源匀场，该匀场电流用于减小B0不均匀性。可以将匀场电流和/或无源匀场施加到样本以减少样本中的B0的不均匀性。匀场电流和/或无源匀场可以产生符号与磁场的不均匀性相反的B0场。
[0009]根据本专利技术的另一个相关实施例，所述至少两个ΔTE图像的回波时间(TE)可以不同，使得任意两个ΔTE图像的合成相位(Δφ)的差根据下式：Δφ＝ΔTE
·
Δv变化，其中，Δv是图像中的三维像素处的频率与中心频率的差，ΔTE是任意一对图像之间的回波时间的差。
[0010]根据本专利技术的另一个实施例，展开每个ΔTE图像以形成最终的B0映射图包括：基于下一个最长ΔTE图像(ΔTE2图像)中的信息展开ΔTE1图像中的混叠，以形成展开的ΔTE1图像；并使用展开后的ΔTE1图像来展开次长ΔTE图像(ΔTE2图像)。在ΔTE1图像和ΔTE2图像中展开混叠可以包括计算逻辑时间展开参数LTUP，其中LTUP将两个图像之间测量的分数差成像为描述混叠程度的一组值。展开每个ΔTE图像以形成最终的B0映射图可以进一步包括，对于i＝3至N，使用先前展开的ΔTE
i
‑1图像来展开ΔTE
i
图像。使用展开的ΔTE
i
图像来展开次长的ΔTE图像(ΔTE2i图像)可以包括使用ΔTE1图像中展开的值与ΔTE2.图像中表示不同混叠程度的值之间的差值的数值估计。
[0011]根据本专利技术的另一个实施例，可以使用梯度回波、非对称自旋回波和/或受激回波采集来采集每个MRI图像。获取每个ΔTE图像可以包括单个模式匹配算法以同时展开每个ΔTE图像。获取至少三个MRI图像可以包括使用同时的多切片方法，在相位编码方向上的K空间欠采样，和/或使用二维和三维读出轨迹，以减少采集时间。
[0012]根据本专利技术的另一个实施例，提出了一种用于使用存在单个主共振的磁共振成像(MRI)来映射和校正对象内的磁场的不均匀性的系统。该系统包括用于采集至少三个MRI图像的MRI成像设备，每个图像处于不同的回波时间(TE)。MRI成像设备包括控制器。控制器被配置为基于所述至少三个MRI图像，生成至少两个ΔTE图像(ΔTE
i＝1
…
N
)，其中下标i＝1
……
N指向递增的ΔTE时间的图像；其中允许ΔTE1图像中的混叠，并且其中设置ΔTE1和ΔTE2的ΔTE时间，以使得在ΔTE1中发生缠绕的混叠点不与ΔTE
2.
的混叠点重叠。控制器还被配置为展开每个ΔTE图像，并将最终的B0映射图设置为展开的ΔTE
N
图像。
[0013]根据所述系统的相关实施例，所述控制器可进一步配置为基于所述最终B0映射图、用于减少B0不均匀性的匀场电流或无源匀场来确定匀场电流和/或无源匀场。控制器还可以被配置为将匀场电流和/或无源匀场施加到样本以减少样本中的B0不均匀性。匀场电流和/或无源匀场可以产生符号与磁场的不均匀性相反的B0场。
[0014]根据本专利技术的另一个相关实施例，所述至少两个ΔTE图像的回波时间(TE)可以不同，使得任何两个MRIΔTE图像的合成相位(Δφ)中的差根据下式：Δφ＝ΔTE
·
Δv变化，其中，Δv是图像中的三维像素处的频率与中心频率的差，ΔTE是任何一对图像之间的回波时间的差。
[0015]根据本专利技术的另一个相关实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于使用磁共振成像(MRI)系统来映射和校正对象内的磁场的不均匀性的方法，其特征在于，存在单个主共振，所述方法包括：获取至少三个MRI图像，每个图像处于不同的回波时间(TE)；基于所述至少三个MRI图像，生成至少两个ΔTE图像(ΔTE
i＝1
…
N
)，其中下标i＝1
…
N指向ΔTE时间递增的图像，其中允许ΔTE1图像中的混叠，并且其中设置ΔTE1和ΔTE2的ΔTE时间，使得在ΔTE1中发生缠绕的混叠点不与ΔTE
2；
的混叠点重叠；展开每个所述ΔTE图像；和将最终的B0映射图设置为展开的ΔTE
N
图像。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：基于所述最终的B0映射图确定匀场电流和/或无源匀场，以减小B0不均匀性。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括向所述样本施加所述匀场电流和/或无源匀场，以减少所述样本中的B0的不均匀性。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述匀场电流和/或无源匀场产生符号与所述磁场的不均匀性相反的B0场。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少两个ΔTE图像的回波时间(TE)不同，使得任意两个ΔTE图像的合成相位(Δφ)的差根据下式：Δφ＝ΔTE
·
Δv变化，其中，Δv是所述图像中的三维像素处的频率与中心频率的差，并且ΔTE是任意一对图像之间的回波时间的差。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，展开每个ΔTE图像以形成最终B0映射图包括：在所述ΔTE1图像中展开混叠是基于次长的ΔTE图像(ΔTE2图像)中的信息，以形成展开的ΔTE1图像，以及使用所述展开的ΔTE1图像来展开次长的ΔTE图像(ΔTE2图像)。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述ΔTE1和所述ΔTE2中展开混叠包括计算逻辑时间展开参数LTUP，其中LTUP将两个图像之间测量的分数差成像为描述混叠程度的一组值。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，展开每个所述ΔTE图像以形成最终B0映射图还包括：对于i＝3至N，使用先前展开的ΔTE
i
‑1图像来展开所述ΔTE
i
图像。9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，使用所述展开的ΔTE
i
图像来展开所述次长的ΔTE图像(所述ΔTE2图像)包括使用所述ΔTE1图像中的所述展开的值与ΔTE
2.
图像中表示不同混叠程度的值之间的差值的数值估计。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用梯度回波、非对称自旋回波和/或受激回波采集来采集每个所述MRI图像。11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，展开每个所述ΔTE图像包括单个模式匹配算法以同时展开每个所述ΔTE图像。12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述至少三个MRI图像包括使用同时的多切片方法，在所述相位编码方向上的K空间欠采样，和/或使用二维和三维读出轨迹，以减少采集时间。
13.一种用于使用磁共振成像(MRI)来映射和校正对象内的磁场的不均匀性的系统，其特征在于，存在单个主共振，所述系统包括：一种用于采集至少三个MRI图像的MRI...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍比，
申请(专利权)人：瑞瑟能思研究公司，
类型：发明
国别省市：