采用来自先验采集的约束的压缩感测MR图像重建制造技术

本发明专利技术涉及一种用于对置于MR设备（1）的检查体积内的患者的身体（10）的至少部分进行MR成像的方法，所述方法包括以下步骤：-使所述的身体（10）的部分经受第一成像序列，以采集第一信号数据集（21）；-使所述身体（10）的部分经受第二成像序列，以采集第二信号数据集（23），其中，所述第二成像序列的成像参数不同于所述第一成像序列的成像参数；-采用所述第一信号数据集（21）作为先验信息借助于正则化从所述第二信号数据集（23）重建MR图像。此外，本发明专利技术涉及一种MR设备（1）和用于所述MR设备（1）的计算机程序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】采用来自先验采集的约束的压缩感测MR图像重建
本专利技术涉及磁共振（MR）成像领域。本专利技术涉及一种对置于MR设备检查体积中的患者的身体的至少部分进行MR成像方法。本专利技术还涉及一种MR设备和一种运行于MR设备上的计算机程序。
技术介绍
当前，尤其是在医学诊断领域中，广泛使用了MR成像方法，该方法利用磁场和核自旋之间的相互作用以形成二维或三维图像，因为对于软组织成像，它们在很多方面优于其他成像方法，不需要电离辐射，通常不是侵入性的。根据一般的MR方法，要检查的患者身体布置在强的均匀磁场中，磁场的方向同时定义测量所基于的坐标系的轴（通常为z轴）。磁场根据磁场强度针对个体核自旋产生不同的能级，可以通过施加定义频率（所谓的拉莫尔频率或MR频率）的变化的电磁场（RF场）来激励个体核自旋（自旋共振）。从宏观角度讲，个体核自旋的分布产生总体磁化，通过施加适当频率的电磁脉冲（RF脉冲）可以使总体磁化偏离平衡状态，同时RF脉冲的磁场垂直于z轴延伸，使得磁化绕z轴进行进动。这种磁化强度运动描绘出锥形表面，锥形的孔径角称为翻转角。翻转角的大小取决于所施加电磁脉冲的强度和持续时间。对于所谓的90°脉冲，自旋从z轴偏斜到横平面（翻转角90°）。通过MR设备的RF线圈布置使RF脉冲朝向患者身体辐射。所述RF线圈布置通常围绕放置患者身体的检查体积。在终止RF脉冲之后，磁化弛豫回初始平衡状态，其中，以第一时间常数T1（自旋点阵或纵向弛豫时间）再次建立z方向的磁化，垂直于z方向的方向上的磁化以第二时间常数T2（自旋-自旋或横弛豫时间）弛豫。可以利用在MR设备的检查体积之内布置并取向的接收RF天线或线圈来探测磁化的变化，所述布置和取向使得在垂直于z轴的方向上测量磁化变化。例如，在施加90°脉冲之后，横向磁化的衰减伴随着（局部磁场不均匀性诱发的）核自旋从具有相同相位的有序状态到所有相角均匀分布的状态（失相）的过渡。可以利用重新聚焦脉冲（例如180°脉冲）补偿失相。这样在接收线圈中产生回波信号（自旋回波）。为了在身体中实现空间分辨率，在均匀磁场上叠加沿三个主轴延伸的线性磁场梯度，导致自旋共振频率的线性空间相关性。那么接收线圈拾取的信号包含可能与身体中不同位置相关联的不同频率分量。经由接收RF天线或线圈获得的信号数据对应于空间频率域，被称为k空间数据。k空间数据通常包括利用不同相位编码采集的多条线。通过收集若干样本对每条线进行数字化。通过傅里叶变换或者其他本身已知的重建技术将一组k空间数据转换为MR图像。成像速度在很多MR成像应用中是很重要的。然而，为重建MR图像的所需的MR信号数据的收集速度在根源上受到物理和生理约束条件的限制。因而，MR成像领域的很多最新发展都致力于在不降低所重建的MR图像的质量的情况下降低所需的信号数据的量。在很多这样的发展当中，压缩感测（CS）理论具有很大的显著减少信号数据的潜力。在CS理论中，能够通过应用适当的正则化算法由欠采样的测量结果恢复变换域内具有稀疏表示的信号数据集。欠采样的可能性使得采集时间显著降低。作为信号采样和重建的数学框架，CS规定了甚至在k空间采样密度远低于尼奎斯特准则的情况下也能够准确地或者至少以高图像质量重建信号数据集的条件，而且还提供了用于这样的重建的方法。在大多数现有的基于CS的MR采集和重建方案中，采用基本的CS方案，其仅利用MR信号数据在变换域内是稀疏的这一先决条件。例如，M.Lustig等提出了将CS应用于快速MR成像（M.Lustig等人：“SparseMRI:TheApplicationofCompressedSensingforRapidMRImaging”,MagneticResonanceinMedicine,58,1182-1195,2007）。而且，还已知由于在某些应用中可获得有关未知MR图像的额外先验信息，因而将这一先验信息结合到CS重建中是有利的。如上文已经提到地，扫描时间是MR成像中的关键因素。出于这一原因，所采集到的MR图像的时间或空间分辨率以及临床检查当中的扫描次数经常受到限制。由于临床实践当中的时间限制的原因，有时甚至将需要特别长的扫描时间的MR成像扫描从协议中排除，或者不得不以低分辨率采集信号数据。上文提到的CS技术已经成功地帮助降低单幅MR图像的重建所需的扫描时间。然而，在很多实际情况下，完整的MR检查所需的时间仍然超过了时间限制，其中，所述完整的MR检查包括为了获得预期的诊断信息而实施的对几幅具有不同的对比度类型的MR图像的采集和重建。J.V.Velikina和A.A.Samsonov在ISMRM2009第277页摘要中的‘HYPR-L0:AhybridtechniqueforCEMRAwithextremedataundersamplingfactors’提到采用具有高质量复合图像的形式的先验信息。采用标准边缘检测算法由这一复合图像导出血管边缘位置。所检测到的血管边缘充当各幅图像的压缩感测类型的重建中的约束。
技术实现思路
从上文容易认识到，需要一种改进的MR成像技术。因此，本专利技术的目的在于以进一步缩短的采集时间实现MR成像。根据本专利技术，公开了一种用于对置于MR设备的检查体积内的患者的身体的至少部分进行MR成像的方法。所述方法包括如下步骤：-使所述身体的部分经受第一成像序列，以采集第一信号数据集；-使所述身体的部分经受第二成像序列，以采集第二信号数据集，其中，所述第二成像序列的成像参数不同于所述第一成像序列的成像参数；-采用所述第一信号数据集作为先验信息借助于正则化来从所述第二信号数据集重建MR图像。如上所述，很多临床MR检查在协议内包含几项不同的扫描，产出同一解剖学结构的几幅MR图像。例如，典型的脑部MR成像期间可以包括T1-和T2-加权自旋回波成像序列、流体衰减反转－恢复（FLAIR）序列以及有时包括的额外T2*-加权梯度回波灌注扫描。在某些情况下，可能在同一检查内额外应用扩散测量和对比度增强T1-加权梯度回波或自旋回波成像序列，以获得充分的诊断信息。所有的这些扫描得到了不同的组织对比度，但是由于它们共享接受检查的患者的相同的基础解剖学结构，因而在所述的不同信号数据集之间存在很强的关联性。根据本专利技术，在图像采集和重建当中利用了数据冗余度，以改善时间效率、MR图像质量和最终的诊断价值。在本专利技术的意义中，所述第一成像序列和第二成像序列是指临床MR检查协议的不同扫描。因而，所述第一成像序列和第二成像序列的不同成像参数可能意味着（例如）所述第一和第二信号数据集具有不同的对比度类型。然而，所述第一信号数据集和第二信号数据集也可以具有相同的对比度类型，但是具有不同的空间（或时间）分辨率。本专利技术的主旨在于利用通过所述第一成像序列和第二成像序列采集的第一信号数据集和第二信号数据集中含有的共同信息。在通过正则化重建MR图像的步骤中将采用这一互信息，其中，采用所述第一信号数据集作为先验信息。通过这种方式，即通过以（严重）欠采样的方式采集所述第一和/或第二信号数据集实现了可观的扫描加速。此外，通过将第一信号数据集作为先验信息结合到图像重建过程当中可以改善图像质量。此外，本专利技术能够在不使扫描时间超过实际限制的情况下实现更高分辨率的扫描。在本专利技术的优选实施例中，通过上文本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.03.24 EP 11159494.11.一种用于对置于MR设备(1)的检查体积内的患者的身体(10)的至少部分进行MR成像的方法，所述方法包括以下步骤：-使所述身体(10)的所述部分经受第一成像序列，以采集第一信号数据集(21)；-使所述身体(10)的所述部分经受第二成像序列，以采集第二信号数据集(23)，其中，所述第二成像序列的成像参数不同于所述第一成像序列的成像参数，并且其中，所述第一信号数据集(21)和/或所述第二信号数据集(23)是欠采样的；-通过压缩感测从所述第二信号数据集(23)重建MR图像(24)，并且其中，通过支持(22，32)来约束所述压缩感测重建，所述支持(22，32)是从所述第一信号数据集(21)导出的，并且其中，所述第二成像序列的所述成像参数以如下的方式不同于所述第一成像序列的所述成像参数：使得所述第二信号数据集(23)与所述第一信号数据集(21)具有不同的对比度类型或不同的分辨率。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一成像序列和所述第二成像序列从包括以下项的组中选择：T1加权自旋回波、T2加权自旋回波、流体-衰减反转-恢复、T1加权梯度回波、T2*加权梯度回波、对比度增强T1加权梯度回波、对比度增强T1加权自旋回波、扩散加权自旋回波。3.根据权利要求1所述的方法，其中，从所述第一信号数据集(21)确定稀疏域中的图像支持(32)。4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一信号数据集(21)和/或所述第二信号数据集(23)的采集期间应用k空间的非笛卡儿采样。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，经由两个或更多RF接收天线(11，12，13)通过并行成像来采集所述第一信号数据集(21)和/或所述第二信号数据集(23)，其中，通过考虑所述RF接收天线(11，12，13)的空间灵敏度概况来重建所述MR图像(24)。6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，从所述第一信号数据集(21)确定所述第二成像序列的可变密度k空间采样模式。7.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，从所述第一信号数据集(21)确定不含有图像强度的背景图像区域，并且其中，采用所确定的背景图像区域作为所述MR图像(24)的所述重建中的约束。8.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，还包括在所述MR图像(24)的重建之前对所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·I·多内瓦，S·雷梅尔，P·博尔纳特，P·马祖尔凯维特兹，J·塞内加，J·库普，K·内尔克，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：
国别省市：