用于对扩散加权回波平面成像中高阶涡流引起的失真进行预期校正的系统和方法技术方案

本发明专利技术名称为“用于对扩散加权回波平面成像中高阶涡流引起的失真进行预期校正的系统和方法”。一种计算机，编程为从校准扫描获取校准数据，该校准数据配置成表征成像系统的高阶涡流(HOEC)生成的磁场误差。该计算机还编程为处理校准数据以生成多个基系数和多个时间常数，并且基于多个基系数、多个时间常数和给定脉冲序列中的梯度波形来计算多个基校正系数。该计算机还编程为执行扩散加权的成像扫描，该扩散加权的成像扫描包括施加DW-EPI脉冲序列以从成像的受检者获取MR数据和基于获取的MR数据的图像重构。该计算机还编程为在施加DW-EPI脉冲序列期间施加HOEC生成的磁场误差校正，该DW-EPI脉冲序列配置成减少重构的图像中的HOEC引起的失真。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例一般涉及磁共振(MR)成像，以及更具体来说，涉及校正扩散加权回波平面成像中的高阶涡流引起的失真。
技术介绍
当如人体组织的物质受到均匀磁场(极化场Btl)吋，该组织中的自旋的単独磁矩尝试与此极化场对齐，但是按它们的特征拉莫尔频率以随机次序绕着它旋进。如果该物质或组织受到位于x_y平面中且接近拉莫尔频率的磁场(激发场B1)，则可以使对齐的净磁矩或“纵向磁化”Mz旋转或“傾斜”到x_y平面中以生成净横向磁矩Mt。在激发信号B1終止之后，激发的自旋发射ー个信号，并且可接收及处理此信号以形成图像。当利用这些信号来生成图像时，采用磁场梯度(Gx、Gy和Gz)。通常，通过测量周期的序列扫描要成像的区域，在測量周期的序列中，这些梯度会根据使用的具体局部化方法有所改变。将最终接收的NMR信号集合数字化并处理以使用多种公知的重构技术之一来重构图像。众所周知，扩散加权回波平面成像(DW-EPI)常常遭受扩散梯度生成的涡流场所导致的扩散编码方向(diffusion encoding direction)有关的失真。这些失真如果不校正的话，可能导致不同方向的DW图像之间的错误配准以及包括DW图像组合的任何后期处理操作中的不精确。已提出双自旋回波(也称为二次再聚焦)DW-EPI来提供某种程度的固有涡流消除，但是随之造成回波时间的显著增加以及信噪比(SNR)的显著下降。例如，对于3T肝脏成像,典型的双自旋回波协议可生成对应的单自旋回波(也称为Stejkal-Tanner序列)协议约一半的SNR。在许多情况(例如，全身DW-EPI)中，由于扫描时间上的关联增加，増加NEX不作为用于増加SNR的选择。因此，期望保持单自旋回波，同时减少实践中造成的失真。常规失真校正方法着重于或者通过预先加强、或者通过显性地修改梯度波形和接收频率来仅校正线性和恒定涡流(也称为Btl涡流)。但是，由于梯度线圈泄漏场或仅高阶涡流(HOEC)导致的、空间高阶的未补偿涡流也可能会因増加b值的期望以及现代MR扫描仪中梯度振幅和转换速度的增加而很大。因为空间高阶的原因，这些涡流产生的磁场所生成的失真不仅是扩散梯度方向有关的，而且是切片有关的。因此，期望有一种系统和方法，其能够校正因DW-EPI中的HOEC所导致的失真。
技术实现思路
根据本专利技术的ー个方面，ー种MRI设备，包括磁共振成像(MRI)系统，该磁共振成像(MRI)系统具有围绕着磁体的孔布置的多个梯度线圈，以及由脉冲模块控制以向RF线圈组合件传送RF信号从而获取MR图像的RF收发器系统和RF开关。该MRI设备还包括计算机，该计算机编程为从校准扫描获取校准数据，该校准数据配置成表征成像系统的高阶涡流生成的磁场误差。该计算机还编程为处理校准数据以生成多个基系数和多个时间常数，并且基于多个基系数、多个时间常数和给定脉冲序列中的梯度波形来计算多个基校正系数。该计算机进ー步编程为执行扩散加权成像扫描，该扩散加权成像扫描包括施加DW-EPI脉冲序列以从成像的受检者获取MR数据和基于获取的MR数据的图像重构。该计算机还编程为在施加DW-EPI脉冲序列期间施加高阶涡流生成的磁场误差校正，该高阶涡流生成的磁场误差校正配置成減少重构的图像中的高阶涡流引起的失真。根据本专利技术的另一方面，一种用于校正扩散加权回波平面成像(DW-EPI)中高阶涡流引起的失真的方法，包括从校准扫描获取校准数据，该校准数据配置成表征成像系统的高阶涡流；处理该校准数据以生成多个基系数和多个时间常数；以及基于多个基系数和基于多个时间常数来计算多个基校正系数。该方法还包括施加DW-EPI脉冲序列以从成像的受检者获取MR数据，在施加DW-EPI脉冲序列期间施加高阶涡流生成的磁场误差校正，以 减少获取的MR数据中的高阶涡流引起的失真，并基于获取的MR数据来重构图像。根据本专利技术的又一方面，一种其上存储有包括指令组的计算机程序的非临时性计算机可读介质，该指令组在被计算机执行时，促使计算机从校准扫描获取校准数据以及处理校准数据，该校准数据配置成表征成像系统的高阶涡流生成的磁场误差。该指令组还促使计算机基于处理的校准数据生成多个基系数和多个时间常数，并且基于多个基系数、多个时间常数和DW-EPI脉冲序列中的梯度波形来计算多个基校正系数。该指令组还促使计算机施加DW-EPI脉冲序列以从成像的受检者获取MR数据，在施加DW-EPI脉冲序列期间施加高阶涡流生成的磁场误差校正，并基于所获取的MR数据来重构图像。通过下文的详细描述和附图，将使多种其他特征和优点显而易见。附图说明这些附示目前设想用于执行本专利技术实施例的实施例。在附图中图I是结合本专利技术的实施例使用的MR成像系统的示意框图。图2是示出单自旋回波扩散加权EPI扫描的理想梯度和RF波形的脉冲序列示意图。图3是示出根据本专利技术的实施例的HOEC校正技术的流程图。图4是示出根据本专利技术的实施例的，可在图3的HOEC校正技术中使用的HOEC校准数据处理算法的流程图。图5是示出根据本专利技术的实施例的，可在图3的HOEC校正技术中使用的另ー个HOEC数据处理算法的流程图。图6是示出根据本专利技术的实施例的，用于计算可在图3的HOEC校正技术中使用的HOEC项的算法的流程图。图7是示出根据本专利技术的实施例的，用于预期地补偿可在图3的HOEC校正技术中使用的HOEC项的算法的流程图。具体实施例方式现在參考图I,其中示出并入本专利技术的实施例的磁共振成像(MRI)系统10的主要组件。从操作员控制台12控制系统的操作以实现某些功能，在本示例中，操作员控制台12包括键盘或其他输入装置13、控制面板14和显示屏16。控制台12经链路18与単独的计算机系统20通信，単独的计算机系统20使得操作员 能够控制图像的生成以及图像在显示屏16上的显示。计算机系统20包括多个模块，这些模块经背板20a彼此通信。这些模块包括图像处理器模块22、CPU模块24和存储器模块26，存储器模块26在本领域中称为帧缓冲器，用于存储图像数据阵列。计算机系统20经高速串行链路34与単独的系统控制32通信。输入装置13可以包括鼠标、操纵杆、键盘、跟踪球、触摸屏、光棒(light wand)、语音控制、读卡器、按钮或任何类似或等效输入装置，并且可以用于交互式几何形状指定。计算机控制32包括通过背板32a连接在一起的ー组模块。这些模块包括CPU模块36和经串行链路40连接到操作员控制台12的脉冲发生器模块38。经链路40，系统控制32从操作员接收指示要执行的扫描序列的命令。脉冲发生器模块38操作系统组件以执行期望的扫描序列，并产生数据以指示产生的RF脉冲的定时、強度和形状，以及数据获取窗ロ的定时和长度。脉冲发生器模块38连接到一组梯度放大器42，以指示扫描期间产生的梯度脉冲的定时和形状。脉冲发生器模块38还可以从生理获取控制器44接收患者数据，生理获取控制器44从连接到患者的多个不同传感器接收信号，例如从附着于患者的电极接收ECG信号。以及最后，脉冲发生器模块38连接到扫描室接ロ电路46，扫描室接ロ电路46从多种传感器接收与患者的状况和磁体系统关联的信号。还是经扫描室接ロ电路46，患者定位系统48接收将患者移到期望的扫描位置的命令。将脉冲发生器模块38生成的梯度波形施加到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MRI设备，包括：磁共振成像(MRI)系统，其具有围绕着磁体的孔布置的多个梯度线圈，以及由脉冲模块控制以向RF线圈组合件传送RF信号从而获取MR图像的RF收发器系统和RF开关；以及计算机，其编程为：从校准扫描获取校准数据，所述校准数据配置成表征成像系统的高阶涡流生成的磁场误差；处理所述校准数据以生成多个基系数和多个时间常数；基于所述多个基系数、所述多个时间常数和给定脉冲序列中的梯度波形来计算多个基校正系数；执行扩散加权成像扫描，其包括：施加DW？EPI脉冲序列以从成像的受检者获取MR数据；以及基于所获取的MR数据重构图像；以及在施加所述DW？EPI脉冲序列期间施加高阶涡流生成的磁场误差校正，所述DW？EPI脉冲序列配置成减少所重构的图像中的高阶涡流引起的失真。

【技术特征摘要】
2011.04.19 US 61/476,936;2012.02.01 US 13/364,0031.一种MRI设备,包括 磁共振成像(MRI)系统，其具有围绕着磁体的孔布置的多个梯度线圈，以及由脉冲模块控制以向RF线圈组合件传送RF信号从而获取MR图像的RF收发器系统和RF开关；以及计算机，其编程为 从校准扫描获取校准数据，所述校准数据配置成表征成像系统的高阶涡流生成的磁场误差; 处理所述校准数据以生成多个基系数和多个时间常数； 基于所述多个基系数、所述多个时间常数和给定脉冲序列中的梯度波形来计算多个基校正系数； 执行扩散加权成像扫描，其包括 施加DW-EPI脉冲序列以从成像的受检者获取MR数据；以及 基于所获取的MR数据重构图像；以及 在施加所述DW-EPI脉冲序列期间施加高阶涡流生成的磁场误差校正，所述DW-EPI脉冲序列配置成减少所重构的图像中的高阶涡流引起的失真。2.根据权利要求I所述的MRI设备，其中，所述计算机还编程为 识别具有从wp、uwp, vwp组成的组中选择的形式的基函数，其中p大于或等于O ; 基于所识别的基函数确定有效梯度和Btl偏移量的其中之一；以及在施加所述DW-EPI脉冲序列期间，基于所述有效梯度和所述Btl偏移量中所确定的其中之ー调整所述DW-EPI脉冲序列的脉冲序列単元。3.根据权利要求2所述的MRI设备，其中，所述计算机在配置成确定有效梯度和Btl偏移量的其中之ー时，配置成将有效梯度和Btl的所述其中之ー乘以w = Wtl处切片的VV0P。4.根据权利要求2所述的MRI设备，其中，所述计算机在配置成调整所述DW-EPI脉冲序列的所述脉冲序列单元时，配置成基于每个切片来调整接收器频率、读数梯度、相位编码梯度和切片梯度的其中之一。5.根据权利要求I所述的MRI设备，其中，所述计算机还编程为 识别具有从Wp、uwp、VWp组成的组中选择的形式的基函数，其中p大于或等于0 ; 基于所识别的基函数确定有效梯度和Btl偏移量的其中之一；以及 将所述DW-EPI脉冲序列提供到放大器输入； 基于所述有效梯度和所述Btl偏移量中所确定的其中之一来修改所述放大器输入。6.根据权利要求I所述的MRI设备，其中，所述计算机编程为对任意成像平面施加所述高阶涡流生成的磁场误差校正。7.根据权利要求I所述的MRI设备，其中，所述计算机在编程为处理所述校准数据时，编程为 对所述校准数据的相位角施加3D相位展开； 換算所展开的校准数据以生成磁场数据集合； 将所述磁场数据集合空间拟合到谐波基以生成基系数；以及 使用单指数模型和多指数模型之一，将所述基系数沿着时间轴进行时间拟合。8.根据权利要求I所述的MRI设备，其中，所述计算机在编程为处理所述校准数据时，编程为 对所述校准数据的相位角求时间导数，以获得线圈位置处的磁场偏移量； 将每个时间点的所述磁场偏移量空间拟合到谐波基以生成基系数；以及 使用单指数模型和多指数模型之一，将所述基系数沿着时间轴进行时间拟合。9.根据权利要求I所述的MR...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐丹，J·K·迈尔，K·F·金，B·D·科利克，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：