專利名稱：借助磁共振確定擴(kuò)散張量的系數(shù)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于借助磁共振確定擴(kuò)散張量的系數(shù)的方法，用于描述對(duì)象內(nèi)部的擴(kuò)散過程，其中，在考慮用于不同擴(kuò)散編碼的控制數(shù)據(jù)的情況下由對(duì)象的立體元素以時(shí)間順序產(chǎn)生位置分辨的、不同擴(kuò)散編碼的擴(kuò)散數(shù)據(jù)。
本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)施該方法的裝置。
背景技術(shù)：
在US 5539310中公開了一種上述類型的方法和裝置。其中給出的方法建立在Stejskal和Tanner在1965年提出的磁共振測(cè)量序列的基礎(chǔ)上。在US5539310中描述的方法擴(kuò)展了Stejskal和Tanner提出的測(cè)量序列，即為每個(gè)體素從檢查區(qū)域中確定擴(kuò)散張量的系數(shù)或元素，并圖像化地顯示。該顯示直觀地利用擴(kuò)散橢圓實(shí)現(xiàn)，橢圓的主軸反映最強(qiáng)擴(kuò)散過程的方向。在各個(gè)方向上的延伸表示擴(kuò)散過程在相應(yīng)方向上的數(shù)值。因此在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中利用磁共振-擴(kuò)散成像來測(cè)量?jī)?nèi)生組織中水分子的相對(duì)移動(dòng)性。由于組織中的擴(kuò)散取決于組織的結(jié)構(gòu)(如纖維方向)，因此可以從擴(kuò)散張量導(dǎo)出醫(yī)學(xué)上重要的判斷。
在磁共振測(cè)量中擴(kuò)散數(shù)據(jù)通過用于擴(kuò)散編碼的擴(kuò)散梯度場(chǎng)的大小和方向來確定。在此利用與高頻180°再聚焦脈沖對(duì)稱設(shè)置的強(qiáng)梯度脈沖。第一梯度脈沖在該180°再聚焦脈沖之前對(duì)所有自旋產(chǎn)生相移，第二梯度脈沖將該相移反向。由此對(duì)于位置固定的分子(在醫(yī)學(xué)成像中為光子)又使相移抵消。但對(duì)于由于布勞恩運(yùn)動(dòng)(braunsche Bewegung)而在第二梯度脈沖作用時(shí)所在的位置與在第一梯度脈沖作用時(shí)所在的位置不同的分子，則相移不能得到完全補(bǔ)償。還留有會(huì)導(dǎo)致信號(hào)衰減的剩余相移。通過這樣的梯度脈沖的大小和方向可以控制擴(kuò)散編碼。
在借助磁共振技術(shù)的醫(yī)學(xué)擴(kuò)散張量測(cè)量以及隨后的圖像顯示(DTI＝擴(kuò)散張量成像)中，產(chǎn)生大量測(cè)量數(shù)據(jù)，由這些測(cè)量數(shù)據(jù)逐像素地計(jì)算出所尋找的六個(gè)張量參數(shù)或張量系數(shù)、即對(duì)稱3×3張量矩陣的獨(dú)立元素或分量。典型地，然后將張量參數(shù)用于計(jì)算對(duì)診斷重要的參數(shù)卡(Parameterkarte)。這樣例如將擴(kuò)散張量的各向同性的分量或擴(kuò)散張量的各向異性的分量顯示在相應(yīng)的參數(shù)卡中(平均直觀擴(kuò)散系數(shù)圖或ADCav圖，以及部分各向異性圖(fractional AnisotropyMap)或FA圖)。由于大量的測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算每個(gè)體素的擴(kuò)散張量要求借助平衡來確定未知的參數(shù)。所采用的是公知的多變量線性回歸方法，例如構(gòu)成偽逆的方法或執(zhí)行奇異值分解的方法。但這些方法需要大量存儲(chǔ)空間并且計(jì)算開銷大，因?yàn)樵谶@些公知方法中要為分析保持所有的數(shù)據(jù)，并且直到測(cè)量結(jié)束后才利用平衡方法確定所尋找的參數(shù)。對(duì)于擴(kuò)散編碼準(zhǔn)則的特定剛性原則還替代地使用強(qiáng)度值計(jì)算的規(guī)則。但這樣的方法非常不靈活。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種方法和裝置，可以靈活地進(jìn)行分析并可降低所需的存儲(chǔ)容量。
本發(fā)明的技術(shù)問題通過一種借助磁共振確定擴(kuò)散張量的系數(shù)的方法和實(shí)施該方法的裝置來解決。該方法用于描述對(duì)象內(nèi)部的擴(kuò)散過程，其中，在考慮用于不同擴(kuò)散編碼的控制數(shù)據(jù)的情況下由對(duì)象的立體元素產(chǎn)生按照時(shí)間順序的、位置分辨的、不同擴(kuò)散編碼的擴(kuò)散數(shù)據(jù)。按照本發(fā)明的方法對(duì)于每個(gè)立體元素從利用第一擴(kuò)散編碼測(cè)量的擴(kuò)散數(shù)據(jù)中產(chǎn)生擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)，對(duì)于每個(gè)立體元素由先前產(chǎn)生的擴(kuò)散數(shù)據(jù)的擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)和當(dāng)前利用另一個(gè)擴(kuò)散編碼測(cè)量的擴(kuò)散數(shù)據(jù)中確定出更新的擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)，以及在利用不同的擴(kuò)散編碼進(jìn)行了多次更新之后，由最后確定的更新的擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)確定擴(kuò)散張量的分量。
利用該增量方法可以對(duì)產(chǎn)生的測(cè)量值立即進(jìn)行處理，并用于更新擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)。從最后更新的中間數(shù)據(jù)中可以用較少的、計(jì)算量不是太大的處理步驟來確定張量的分量。因此無需象在現(xiàn)有技術(shù)中公知的那樣，在分析能夠開始之前首先確定所有測(cè)量值并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。在按照本發(fā)明的方法中，對(duì)存儲(chǔ)器的需求顯著降低。這些計(jì)算的一部分可以在數(shù)據(jù)采集時(shí)就并行地進(jìn)行，這樣測(cè)量之后所需的用于計(jì)算結(jié)果的時(shí)間也同樣大大減少。在測(cè)量結(jié)束后仍要進(jìn)行的計(jì)算不再直接訪問測(cè)量數(shù)據(jù)。由此將計(jì)算分解為需要訪問測(cè)量數(shù)據(jù)的部分和基于中間結(jié)果的部分。
根據(jù)本發(fā)明的第一特別優(yōu)選的實(shí)施方式，采用摩爾-彭羅斯偽逆(Moore-Penrose-Pseudo-Inversen)借助正規(guī)方程式方法來確定擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)和更新的擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)。該方法對(duì)每個(gè)子測(cè)量、即對(duì)每個(gè)利用特定的擴(kuò)散編碼的測(cè)量?jī)H需要用于該子測(cè)量和從該子測(cè)量中得到的信息。因此原則上就是在未預(yù)見的測(cè)量中斷之后也可以確定擴(kuò)散分量。這樣結(jié)果的準(zhǔn)確性當(dāng)然取決于測(cè)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方式，借助奇異值分解方法來確定擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)和更新的擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)。在此盡管需要所有擴(kuò)散編碼的信息，如測(cè)量次數(shù)乘以6個(gè)要確定的擴(kuò)散分量，但盡管如此在此仍然可以相應(yīng)減少的存儲(chǔ)器和計(jì)算需求對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行增量地處理。
在上述給出的兩個(gè)實(shí)施方式中，采用線性代數(shù)中用于矩陣計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)方法，其以高度優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)庫的形式提供或者還可以采用現(xiàn)代處理器的硬件擴(kuò)展。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方式中，為了確定擴(kuò)散張量的分量還考慮成像梯度場(chǎng)的擴(kuò)散編碼的作用。與此相關(guān)的是這樣確定的擴(kuò)散張量分量的質(zhì)量改進(jìn)，因?yàn)榭紤]了所有對(duì)擴(kuò)散編碼產(chǎn)生影響的梯度場(chǎng)。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方式中，以這樣的時(shí)間順序產(chǎn)生擴(kuò)散數(shù)據(jù)，即首先產(chǎn)生強(qiáng)確定擴(kuò)散張量分量的擴(kuò)散數(shù)據(jù)，后產(chǎn)生弱確定擴(kuò)散張量分量的擴(kuò)散數(shù)據(jù)。由此在短的測(cè)量時(shí)間之后就可以計(jì)算出擴(kuò)散張量分量的第一近似。此外，這樣的測(cè)量順序可以容忍測(cè)量的提前中斷。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方式中，當(dāng)可以預(yù)先給定的精度確定擴(kuò)散張量的分量時(shí)，輸出一個(gè)信號(hào)。本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方式是確定分量的品質(zhì)好壞并作為質(zhì)量度量輸出。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方式中，從控制數(shù)據(jù)中確定條件數(shù)來作為分量的可確定性的度量。


以下借助附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述。其中示出圖1示意性示出具有用于確定擴(kuò)散張量的主要組件的診斷磁共振設(shè)備；圖2以框圖示出用于確定擴(kuò)散張量分量的方法的基本結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
活體組織的擴(kuò)散特性給出其微觀結(jié)構(gòu)的重要信息。這樣的擴(kuò)散過程可以用擴(kuò)散張量來描述，擴(kuò)散張量的分量借助磁共振技術(shù)來確定。擴(kuò)散編碼的或擴(kuò)散加權(quán)的磁共振信號(hào)可以用當(dāng)今公知的診斷磁共振設(shè)備產(chǎn)生。
因此可以用下式來描述擴(kuò)散加權(quán)的磁共振信號(hào)S＝S0e-bD(1)其中S0是沒有擴(kuò)散加權(quán)的梯度脈沖的開始信號(hào)強(qiáng)度b 是擴(kuò)散加權(quán)系數(shù)D 是擴(kuò)散系數(shù)，也稱為ADC(apparent diffusion coefficient，直觀擴(kuò)散系數(shù))。
利用擴(kuò)散系數(shù)D根據(jù)公式(1)僅能描述具有各向同性的擴(kuò)散特性的組織。為了也能采集各向異性的擴(kuò)散情況，對(duì)公式(1)進(jìn)行如下擴(kuò)展S=S0e-bgTDg---(2)]]>在此D描述對(duì)稱的3×3擴(kuò)散張量D=DXXDXYDXZDYYDYZDZZ---(3)]]>以及g＝gdiff/|gdiff|(4)描述標(biāo)準(zhǔn)化的擴(kuò)散編碼的梯度向量。DXX、DXY、DXZ、DYY等是擴(kuò)散張量的各個(gè)分量或元素。有時(shí)也將它們稱為張量參數(shù)。
所采用的梯度的作用可以通過引入擴(kuò)散矩陣B來描述，其展開如下S=S0e-bgTDg]]>=S0e-b<ggT,D>]]>=S0e-<bG,D>---(5)]]>=S0e-<B,D>]]>=S0exp[-Σk=13Σl=13BklDkl]]]>在此為了簡(jiǎn)化地顯示在一個(gè)公式中，不采用坐標(biāo)方向的下標(biāo)x、y、z而采用數(shù)字下標(biāo)1、2、3。利用該B矩陣可以考慮所有擴(kuò)散成像梯度及其在測(cè)量序列中的交叉項(xiàng)。
為了確定擴(kuò)散張量，需要利用不同的擴(kuò)散編碼方向至少進(jìn)行六次測(cè)量。利用一次沒有擴(kuò)散梯度作用的附加測(cè)量(基線圖像)，可以為測(cè)量區(qū)域或檢查區(qū)域中的每個(gè)體素確定擴(kuò)散張量的元素或T2加權(quán)的信號(hào)S0。
如果出于期望更好的信噪比的原因而要進(jìn)行多于七次的測(cè)量，則這樣確定系數(shù)，即使得所產(chǎn)生的誤差最小。在此給出以下關(guān)系式。
測(cè)量或觀察測(cè)量次數(shù)n (6)測(cè)量向量lT＝(l1…ln)＝(ln S1…ln Sn)(7)測(cè)量公式ln Si+vi＝ln S0-<Bi，D>
＝ln S0-BXXiDXX-BYYiDYY-BZZiDZZ(8)-2BXYiDXY-2BXZiDXZ-2BYZiDYZ未知未知數(shù)u＝7(9)未知向量xT＝(x1…xu)＝(DXXDXYDXZDYYDYZDZZln S0)(10)方程組的冗余r＝n-u(11)解模型模型函數(shù)l+v＝Ax (12)用于改善的目標(biāo)函數(shù)vvTv-＞min (13)解x＝(ATA)-1ATl＝N-1n (14)設(shè)計(jì)矩陣Aij=(∂li∂xj)---(15)]]>其中偏導(dǎo)數(shù)∂li∂x1=∂li∂DXX=-BXX,∂li∂x2=∂li∂DXY=-2BXY,∂li∂x3=∂li∂DXZ=-2BXZ]]>∂li∂x4=∂li∂DYY=-BYY,∂li∂x5=∂li∂DYZ=-2BYZ,∂li∂x6=∂li∂DZZ=-BZZ---(16)]]>∂li∂x7=∂li∂(lnS0)=1.]]>
通常在患者坐標(biāo)系中給出擴(kuò)散張量。對(duì)于隨后的分析優(yōu)選進(jìn)行坐標(biāo)變換，變換到其主軸相應(yīng)于張量的本征向量方向的坐標(biāo)系中。為此需要由擴(kuò)散矩陣D進(jìn)行本征值-本征向量分解D=e1e2e3λ1000λ2000λ3e1e2e3T---(17)]]>＝λ1e1e1T+λ2e2e2T+λ3e3e3T其中，ei方向1、2、3上的單位本征向量e1主擴(kuò)散方向λi方向ei上的擴(kuò)散性(λ1≥λ2≥λ3)。
逆正規(guī)方程式矩陣N-1包含關(guān)于未知張量元素的精度的信息和估計(jì)的S0值的精度信息ΣXX=1σ02N-1---(18)]]>其中σ02=vTvn-u.---(19)]]>矩陣∑XX由用于擴(kuò)散編碼的梯度脈沖來完全確定。該矩陣提供關(guān)于不可靠性的形式或不可靠性的空間實(shí)現(xiàn)的信息。
標(biāo)量σ02因像素不同而不同，并提供關(guān)于張量模型與測(cè)量數(shù)據(jù)匹配的質(zhì)量的信息。
正規(guī)方程式矩陣的條件數(shù)可以作為公式(14)是否用現(xiàn)有數(shù)據(jù)得出穩(wěn)定解的度量。計(jì)算條件數(shù)僅需要用于擴(kuò)散編碼的控制數(shù)據(jù)。當(dāng)矩陣的條件數(shù)無限時(shí)，該矩陣是奇異的(singulaer)，即無解的。當(dāng)矩陣的條件數(shù)太大時(shí)，該矩陣是編碼很差的。這同樣意味著條件數(shù)的倒數(shù)值近似于所采用的計(jì)算方法的浮點(diǎn)精度。由此，較高的條件數(shù)的值給出測(cè)量方法的計(jì)劃質(zhì)量較差的結(jié)論。為了確定條件數(shù)可以采用公知的方法。
以下推導(dǎo)增量確定矩陣N和向量n的第一實(shí)現(xiàn)。首先采用公式(16)的偏導(dǎo)數(shù)引入向量ai，i＝1…n
aiT=∂li∂x1∂li∂x2···∂li∂x7.---(20)]]>在對(duì)檢查區(qū)域進(jìn)行每次測(cè)量之后，可以對(duì)矩陣ni進(jìn)行更新，因?yàn)橄率鲫P(guān)系式成立Ni=Ni-1+aiaiT.---(21)]]>此外可以根據(jù)下式對(duì)每個(gè)像素更新向量nni(x，y，z)＝ni-1(x，y，z)+ln Si(x，y，z)ai。(22)在每個(gè)測(cè)量的圖像或立體后、即在每個(gè)擴(kuò)散編碼后所需的更新僅由少數(shù)幾個(gè)簡(jiǎn)單運(yùn)算組成，用于對(duì)對(duì)每個(gè)體素的向量ai和矩陣Ni以及七次乘法和加法來計(jì)算。其原因在于向量ai對(duì)于每個(gè)測(cè)量圖像或立體保持不變。這些計(jì)算運(yùn)算還可以在測(cè)量時(shí)(嵌入)進(jìn)行。
在所有圖像/立體都用各擴(kuò)散編碼測(cè)量了之后，并且對(duì)測(cè)量值相應(yīng)于上述公式(21)和(22)繼續(xù)處理之后，矩陣Ni與矩陣N相等，并且向量ni與公式(14)中的向量n相等。在對(duì)矩陣N取逆之后可以對(duì)每個(gè)體素相應(yīng)于公式(14)確定未知張量分量。
同樣可以按如下來確定當(dāng)前擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)的精度。可以如以上給出的公式(19)那樣逐像素地計(jì)算加權(quán)單位的方差。如果不需要向量v的分量則可為此給出有效的增量解。從公式(12)和(19)出發(fā)可以導(dǎo)出vTv＝(Ax-1)T(Ax-1) 對(duì)公式(23)的討論給出四個(gè)部分IxTATAx該部分包括正規(guī)方程式矩陣N＝ATA和解向量x。該矩陣和該解向量都已結(jié)合由公式20-22給出的增量解計(jì)算出。
II2xT該部分包括如上已給出的、已作為增量解部分確定的解向量x。
IIIATl該部分與以上相同也已經(jīng)計(jì)算出。
IVlTl只有該部分還需附加地進(jìn)行計(jì)算并進(jìn)行存儲(chǔ)。
如以上所實(shí)施的， 的解是增量地計(jì)算出的。尚需確定的唯一一個(gè)附加數(shù)據(jù)是ln Si(x，y，z)的平方和。
在另一實(shí)施方式中，為了增量地計(jì)算擴(kuò)散張量的元素采用了奇異值分解(SVD，Singular Value Decomposition)。就是奇異值分解也得到超定方程組的最小誤差平方解。原則上每個(gè)其行數(shù)M大于或等于列數(shù)N的M·N矩陣A，都可以作為M·N的列正交矩陣U、具有正數(shù)或0元素(奇異值)的M·N對(duì)角矩陣W以及N·N正交矩陣v的轉(zhuǎn)置 利用公式(25)如下得出公式(12)的最小誤差平方解，其中矩陣A+為所謂的摩爾-彭羅斯矩陣或偽逆矩陣(x)=(v)·(diag(1/wj))·(UT)·(1)=A+·1.---(25)]]>如以上所描述的，公式12中矩陣A的元素可以從用于擴(kuò)散測(cè)量的控制數(shù)據(jù)、即從測(cè)量記錄中來確定。這些數(shù)據(jù)與測(cè)量值無關(guān)。因此可以在實(shí)際的數(shù)據(jù)采集之前確定偽逆矩陣A+?，F(xiàn)在可以如下增量地逐像素地從測(cè)量數(shù)據(jù)中計(jì)算出解向量xxi(x，y，z)＝xi-1(x，y，z)+ln Si(x，y，z)·ai+(26)其中，ai+表示偽逆矩陣A+的第i列。當(dāng)測(cè)量以最后的擴(kuò)散編碼結(jié)束之后，也同時(shí)得到了該解向量。
在以上對(duì)兩個(gè)實(shí)施方式的基礎(chǔ)進(jìn)行了描述之后，現(xiàn)在借助圖1的示意性表示來描述具有用于確定擴(kuò)散張量的主要組件的診斷磁共振設(shè)備1。合適的診斷磁共振設(shè)備例如有市售的西門子公司的Magneton Symphony、Magneton Avanto、Magneton Trio、Magneton Espree。診斷磁共振設(shè)備1包括產(chǎn)生高場(chǎng)強(qiáng)均勻磁場(chǎng)的基本磁場(chǎng)磁鐵2。為了激勵(lì)和接收磁共振信號(hào)，設(shè)置了高頻系統(tǒng)4，其運(yùn)行序列由基本磁場(chǎng)的強(qiáng)度和成像原子核的回磁比(gyromagnetische Verhaeltniss)確定。在醫(yī)學(xué)成像中主要采用在活體組織中大量存在的氫核或質(zhì)子進(jìn)行磁共振成像以及確定擴(kuò)散張量。利用梯度場(chǎng)系統(tǒng)6在激勵(lì)期間、激勵(lì)后以及在進(jìn)行接收時(shí)借助接通的磁梯度場(chǎng)對(duì)核自旋進(jìn)行位置編碼。在最大程度上用計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的軟件實(shí)現(xiàn)的控制裝置8控制從在檢查區(qū)域中產(chǎn)生磁共振信號(hào)到接收從檢查區(qū)域反射的磁共振信號(hào)的測(cè)量全過程。
如本文開始所述的，可以這樣構(gòu)成測(cè)量序列，使得產(chǎn)生擴(kuò)散加權(quán)的或擴(kuò)散編碼的磁共振信號(hào)。磁共振設(shè)備相應(yīng)地在其控制裝置中構(gòu)成。針對(duì)用于擴(kuò)散加權(quán)的梯度場(chǎng)的控制數(shù)據(jù)10相應(yīng)于擴(kuò)散編碼的方向和強(qiáng)度預(yù)先給出。在此，從檢查區(qū)域接收的具有相應(yīng)擴(kuò)散編碼的磁共振信號(hào)作為擴(kuò)散數(shù)據(jù)12被輸入分析單元，該分析單元從被測(cè)擴(kuò)散數(shù)據(jù)12的完整數(shù)組中如下所述地進(jìn)行確定。
借助圖2用框圖描述用于確定擴(kuò)散張量分量的方法的基本結(jié)構(gòu)。該用于確定擴(kuò)散張量分量的方法的主要特征在于，從針對(duì)特定擴(kuò)散編碼的每個(gè)子測(cè)量中計(jì)算出一個(gè)增量部分，然后僅需將該部分添加到先前測(cè)量的結(jié)果中。由此在考慮了最后測(cè)量的增量部分后直接得到一個(gè)矩陣，該矩陣在取逆之后給出擴(kuò)散張量分量。
在20開始該測(cè)量方法之后，首先在22對(duì)特定數(shù)量的擴(kuò)散編碼預(yù)先給定控制數(shù)據(jù)。在該方法中還在24并行地檢驗(yàn)用于擴(kuò)散編碼的控制數(shù)據(jù)的條件數(shù)是否足以得到對(duì)于要確定的擴(kuò)散張量分量的穩(wěn)定的解?？刂茢?shù)據(jù)包括預(yù)先給定的用于擴(kuò)散編碼的梯度脈沖的強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間和時(shí)間間隔，梯度脈沖然后被磁共振設(shè)備轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的擴(kuò)散加權(quán)的脈沖序列。擴(kuò)散信號(hào)的位置編碼以通常的方式利用梯度場(chǎng)在激勵(lì)時(shí)、接收時(shí)以及在此之間進(jìn)行。對(duì)于每個(gè)擴(kuò)散編碼確定的位置編碼的測(cè)量數(shù)據(jù)12被提供為擴(kuò)散數(shù)據(jù)，以便由此在28更新擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)并由此在30產(chǎn)生考慮了所有至此已實(shí)施的擴(kuò)散編碼的當(dāng)前擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)。當(dāng)前還計(jì)算當(dāng)前擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)的精度值，如在基礎(chǔ)部分已描述的。在31當(dāng)精度足夠時(shí)對(duì)擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)的矩陣取逆，以確定擴(kuò)散張量14的分量。
然后將擴(kuò)散張量的分量以公知的顯示方式、如利用擴(kuò)散橢圓在圖像顯示裝置上相應(yīng)于檢查區(qū)域中的位置進(jìn)行顯示。
權(quán)利要求
1.一種借助磁共振確定擴(kuò)散張量的系數(shù)的方法，用于描述對(duì)象內(nèi)部的擴(kuò)散過程，其中，在考慮用于不同擴(kuò)散編碼的控制數(shù)據(jù)的情況下由對(duì)象的立體元素產(chǎn)生按照時(shí)間順序的、位置分辨的、不同擴(kuò)散編碼的擴(kuò)散數(shù)據(jù)，其特征在于，-對(duì)于每個(gè)立體元素從利用第一擴(kuò)散編碼測(cè)量的擴(kuò)散數(shù)據(jù)中產(chǎn)生擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)；-對(duì)于每個(gè)立體元素從先前產(chǎn)生的擴(kuò)散數(shù)據(jù)的擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)和當(dāng)前利用另一個(gè)擴(kuò)散編碼測(cè)量的擴(kuò)散數(shù)據(jù)中確定出更新的擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)；以及-在利用不同的擴(kuò)散編碼進(jìn)行了多次更新之后，從最后確定的更新的擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)中確定擴(kuò)散張量的分量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用摩爾-彭羅斯偽逆借助正規(guī)方程式方法來確定所述擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)和更新的擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，通過相加由當(dāng)前測(cè)量確定的增量擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)，從先前確定的擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)中確定出所述更新的擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了確定所述增量擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)采用擴(kuò)散數(shù)據(jù)的自然對(duì)數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，為了確定所述增量擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)，用求對(duì)數(shù)后的擴(kuò)散數(shù)據(jù)對(duì)在各個(gè)相互獨(dú)立的方向上描述擴(kuò)散梯度場(chǎng)的作用的向量進(jìn)行加權(quán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，借助奇異值分解方法來確定所述擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)和更新的擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了確定擴(kuò)散張量的分量還考慮成像梯度場(chǎng)的擴(kuò)散編碼的作用。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5或7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述控制數(shù)據(jù)隨著擴(kuò)散數(shù)據(jù)的產(chǎn)生而更新。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在確定測(cè)量流程后在產(chǎn)生擴(kuò)散數(shù)據(jù)之前確定所述控制數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，以這樣的時(shí)間順序產(chǎn)生所述擴(kuò)散數(shù)據(jù)，即首先產(chǎn)生強(qiáng)確定擴(kuò)散張量分量的擴(kuò)散數(shù)據(jù)，后產(chǎn)生弱確定擴(kuò)散張量分量的擴(kuò)散數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，利用至少七個(gè)不同的擴(kuò)散編碼產(chǎn)生擴(kuò)散數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，擴(kuò)散編碼之一為零。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，當(dāng)可以利用預(yù)先給定的精度確定擴(kuò)散張量的分量時(shí)，輸出一個(gè)信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至5或7至13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，當(dāng)達(dá)到針對(duì)擴(kuò)散張量分量的預(yù)先給定的精度標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，結(jié)束測(cè)量。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，確定所述分量的品質(zhì)好壞并作為質(zhì)量度量輸出。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，從所述控制數(shù)據(jù)中確定條件數(shù)來作為所述分量的可確定性的度量。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，以圖像顯示擴(kuò)散張量的分量。
18.一種裝置，用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種借助磁共振確定擴(kuò)散張量的系數(shù)的方法，用于描述對(duì)象內(nèi)部的擴(kuò)散過程。其中在考慮用于不同擴(kuò)散編碼的控制數(shù)據(jù)的情況下由對(duì)象的立體元素產(chǎn)生按照時(shí)間順序的、位置分辨的、不同擴(kuò)散編碼的擴(kuò)散數(shù)據(jù)。對(duì)于每個(gè)立體元素從利用第一擴(kuò)散編碼測(cè)量的擴(kuò)散數(shù)據(jù)中產(chǎn)生擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)。然后對(duì)于每個(gè)立體元素由先前產(chǎn)生的擴(kuò)散數(shù)據(jù)的擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)和當(dāng)前利用另一個(gè)擴(kuò)散編碼測(cè)量的擴(kuò)散數(shù)據(jù)中確定出更新的擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)。在利用不同的擴(kuò)散編碼進(jìn)行了多次更新之后，從最后確定的更新的擴(kuò)散中間數(shù)據(jù)中確定擴(kuò)散張量的分量。本發(fā)明還涉及一種實(shí)施該方法的裝置。
文檔編號(hào)G01R33/563GK1885058SQ20061009385
公開日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2006年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月20日
發(fā)明者詹斯·格林, 斯蒂芬·塞森 申請(qǐng)人:西門子公司