專利名稱：磁化率梯度繪圖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種確定磁化率梯度圖的方法、一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品以及ー種通過(guò)磁共振成像確定對(duì)象的磁化率梯度圖的設(shè)備。當(dāng)前，尤其是在醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域中廣泛使用了成像MR (磁共振)方法，該方法利用磁場(chǎng)和核自旋之間的相互作用，以便形成2維或3維圖像，因?yàn)閷?duì)于軟組織成像，它們?cè)诤芏喾矫鎯?yōu)于其他成像方法，不需要電離輻射并且通常是無(wú)創(chuàng)的。
背景技術(shù)：
根據(jù)一般的MR方法，患者身體或一般對(duì)象，必須要布置在強(qiáng)的均勻磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的方向同時(shí)定義測(cè)量所依據(jù)的坐標(biāo)系的軸(通常為z軸)。磁場(chǎng)獨(dú)立于磁場(chǎng)強(qiáng)度針對(duì)個(gè)體核 自旋產(chǎn)生不同的能級(jí)，可以通過(guò)施加規(guī)定頻率(所謂的拉莫爾頻率或MR頻率)的交變電磁場(chǎng)(RF場(chǎng))激勵(lì)核自旋(自旋共振)。從微觀角度講，個(gè)體核自旋的分布產(chǎn)生整體磁化強(qiáng)度，在磁場(chǎng)垂直于也稱為縱軸的z軸延伸的同時(shí)，通過(guò)施加適當(dāng)頻率的電磁脈沖(RF脈沖)可以使磁化強(qiáng)度偏離平衡狀態(tài)，使得磁化強(qiáng)度關(guān)于z軸進(jìn)行進(jìn)動(dòng)。進(jìn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)描繪出錐形表面，錐形的孔徑角稱為翻轉(zhuǎn)角。翻轉(zhuǎn)角的大小取決于所施加電磁脈沖的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間。對(duì)于所謂的90度脈沖的情況，自旋從z軸偏斜到橫向平面(翻轉(zhuǎn)角90度)。在終止RF脈沖之后，磁化強(qiáng)度弛豫回初始平衡狀態(tài)，其中以第一時(shí)間常數(shù)Tl (自旋-晶格或縱向弛豫時(shí)間)再次建立z方向的磁化強(qiáng)度，垂直于z方向的方向上的磁化強(qiáng)度以第二時(shí)間常數(shù)T2 (自旋或橫向弛豫時(shí)間)弛豫?？梢岳媒邮誖F線圈探測(cè)到磁化強(qiáng)度的變化，在MR設(shè)備的檢查體積之內(nèi)布置并定向所述接收RF線圈，從而在垂直于z軸的方向上測(cè)量磁化強(qiáng)度的變化。例如，在施加90度脈沖之后，橫向磁化強(qiáng)度的衰減伴隨著由局部磁場(chǎng)不均勻性誘發(fā)的核自旋從具有相同相位的有序狀態(tài)到所有相角均勻分布的狀態(tài)(去相)的過(guò)渡?？梢岳弥匦戮劢姑}沖，例如180度脈沖補(bǔ)償去相。這樣在接收線圈中產(chǎn)生回波信號(hào)(自旋回波)。為了在身體中實(shí)現(xiàn)空間分辨，在均勻磁場(chǎng)上疊加沿三個(gè)主軸延伸的線性磁場(chǎng)梯度，導(dǎo)致自旋共振頻率的線性空間相關(guān)性。那么接收線圈拾取的信號(hào)包含可能與身體中不同位置相關(guān)聯(lián)的不同頻率分量。經(jīng)由接收線圈獲得的信號(hào)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于空間頻率域，被稱為k空間數(shù)據(jù)。k空間數(shù)據(jù)通常包括利用不同相位編碼采集的多條線。通過(guò)收集若干樣本對(duì)每條線進(jìn)行數(shù)字化。利用傅里葉變換將ー組k空間數(shù)據(jù)變換成MR圖像。

發(fā)明內(nèi)容
具有與周圍偏離的磁化率的對(duì)象引起主磁場(chǎng)的局部不均勻性。這適用于金屬對(duì)象，諸如手術(shù)器械、植入物或其他設(shè)備、含鐵物質(zhì)，如去氧的血液和自然發(fā)生的組織之內(nèi)的鐵沉積、或基于氧化鐵的造影剤或標(biāo)記細(xì)胞。這還適用于被成像身體之內(nèi)的空白區(qū)域，因?yàn)樵诳瞻讌^(qū)域(填充氣體)和周圍組織之間有顯著的磁化率差異。這種效應(yīng)的利用是用于以下不同MR成像應(yīng)用的重要工具從檢測(cè)造影剤(例如SPI0)和自然發(fā)生的組織邊界到定位設(shè)備，例如導(dǎo)管或植入物。通常通過(guò)T2或T2*加權(quán)序列進(jìn)行磁化率對(duì)比度增強(qiáng)的MR成像。利用這些序列，在局部磁場(chǎng)干擾ー側(cè)由信號(hào)損失生成對(duì)比度。在這些已知技術(shù)生成的圖像中，不能將由于場(chǎng)不均勻性造成的暗圖像特征與導(dǎo)致如低自旋密度或極短的T2時(shí)間的信號(hào)損失的其他效應(yīng)導(dǎo)致的特征區(qū)分開。已經(jīng)提出了幾種MR序列以將這種暗信號(hào)轉(zhuǎn)換成正對(duì)比度。不同的方法展示出明亮的正對(duì)比度圖像，但需要關(guān)于場(chǎng)干擾強(qiáng)度的先驗(yàn)知識(shí)以便優(yōu)化正圖像對(duì)比度。這一點(diǎn)是利用幾種為從梯度回波圖像計(jì)算正對(duì)比度而開發(fā)的后期處理方法而避免的。在采集基于梯度回波的圖像期間，磁化率梯度局部改變所施加的成像梯度。除了已知的幾何失真之外，這還導(dǎo)致k空間中受影響回波的移動(dòng)。確定針對(duì)每個(gè)成像體素(3D體素)的這種移動(dòng)導(dǎo)致磁化率誘發(fā)的梯度圖。為了確定磁化率梯度圖，當(dāng)前使用兩種算法。第一種算法是“初始磁化率梯度繪 中詳細(xì)論述了這種方法。以更高分辨率產(chǎn)生磁化率梯度圖的第二種方法依賴于截短傅里葉變換的使用。這種算法在下文中稱為“真實(shí)分辨率SGM”，該算法在Dahnke H，Liu W,BowtellR, FranK JA,“Hign Resolution Positive Contrast via Post-Processing fromConventional 3D Imaging，，，Int Soc Magn Reson Med 2008 ; 16 1513 中詳細(xì)描述。它基于Chen N, Oshio K, Panych LP, “Application of k-space energy spectrum analysis tosusceptibility field mapping and distortion correction in gradient-echo EPI，，，NeuroImage 2006 ；31 :609-622中介紹的k空間能譜分析方法。用于真實(shí)分辨率SGM的算法與非常高的計(jì)算時(shí)間相關(guān)聯(lián)，這阻礙了將它們應(yīng)用于臨床程序。利用上文引用的Chen等人工作中提出的算法，對(duì)于64X64X1圖像的2D圖的計(jì)算時(shí)間通常為11秒左右，這意味著，例如，對(duì)于典型的大腦臨床數(shù)據(jù)集(256X256X 150)，計(jì)算時(shí)間大約為40小時(shí)。上文引用的Dahnke等人的工作中提出的真實(shí)分辨率SGM改善可以將計(jì)算時(shí)間減少大約20小時(shí)，不過(guò)對(duì)于臨床應(yīng)用而言仍然太長(zhǎng)。因此，容易理解，需要一種改進(jìn)的方法，用于以高質(zhì)量和高速確定真實(shí)分辨率的磁化率梯度圖。因此本發(fā)明的目的還有提供ー種MR設(shè)備，其能夠以高質(zhì)量和高速度確定真實(shí)分辨率磁化率梯度圖。根據(jù)本發(fā)明，公開了ー種確定磁化率梯度圖的方法。該方法包括采集磁共振k空間數(shù)據(jù)集，所述數(shù)據(jù)集包括磁共振回波數(shù)據(jù)，以及將所采集的k空間數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)換成圖像數(shù)據(jù)集I (X，y, Z)，其中對(duì)于給定k空間方向，例如X，該方法包括如下步驟a)沿所述給定k空間方向?qū)λ鰣D像數(shù)據(jù)集執(zhí)行ID離散傅里葉變換，所述ID傅里葉變換得到ー組傅里葉項(xiàng)，所述組的每個(gè)傅里葉項(xiàng)都與沿給定k空間方向(X)的k空間指標(biāo)(index)相關(guān)聯(lián)，b)選擇在-N/2和N/2之間沿所述k空間方向平穩(wěn)變化的截短值(kx)，其中N是那個(gè)方向上所述k空間數(shù)據(jù)集的尺寸，c)通過(guò)如下方式遞歸地生成更新圖像數(shù)據(jù)集Ikx1 (X，y, z):確定所述組傅里葉項(xiàng)中相關(guān)聯(lián)的k空間指標(biāo)數(shù)對(duì)應(yīng)于所述截短值的傅里葉項(xiàng)，并從緊接的先前圖像數(shù)據(jù)集生成步驟中生成的圖像數(shù)據(jù)集Ikx-/ (x，y，z)減去所確定的傅里葉項(xiàng)，所述相減得到新的更新圖像數(shù)據(jù)集Ikx1 (x，y，z)，d)計(jì)算新的更新圖像數(shù)據(jù)集的大小Mkx1 (x，y, z),e)利用増大或減小的截短值(kx)重復(fù)步驟b)到d)，f)針對(duì)給定k空間方向，根據(jù)新的更新圖像數(shù)據(jù)集之間的大小變化計(jì)算回波移動(dòng)Cm),
g)根據(jù)所述回波移動(dòng)計(jì)算沿所述給定k空間方向的磁化率梯度(Gsu)。優(yōu)選地，針對(duì)所有k空間方向執(zhí)行上述步驟，其中，之后可以將不同的磁化率梯度圖組合成ー個(gè)大小梯度圖。與用于確定磁化率梯度圖的真實(shí)分辨率SGM方法的現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明的方法能夠顯著降低計(jì)算時(shí)間而不會(huì)影響質(zhì)量，這允許將這種技術(shù)應(yīng)用于臨床實(shí)踐中。例如，在將上述臨床數(shù)據(jù)集用作相應(yīng)k空間數(shù)據(jù)集的情況下，可以實(shí)現(xiàn)大約10分鐘的計(jì)算時(shí)間。于是，根據(jù)本發(fā)明，用順序算法替代現(xiàn)有技術(shù)的真實(shí)分辨率SGM技術(shù)所知的重復(fù)完整尺寸3D傅里葉變換的應(yīng)用，在所述順序算法中使用遞歸關(guān)系在毎次迭代時(shí)更新截短傅里葉變換的計(jì)算。所得的算法在大致NxXNyXNzX (Nx+Ny+Nz)次操作中計(jì)算3D SGM，從而能夠在合理時(shí)間內(nèi)處理大的3D數(shù)據(jù)集，例如，如在神經(jīng)學(xué)應(yīng)用中遇到的。通常，SGM技術(shù)的輸入優(yōu)選是利用回波序列，例如梯度回波序列，獲得的3D，也可能是2D復(fù)圖像。已知梯度-回波序列通常對(duì)BO不均勻性，尤其是對(duì)磁化率的局部變化敏感。由于磁化率誘發(fā)的BO不均勻性導(dǎo)致的幾種效應(yīng)或偽影是已知的，例如幾何失真、急劇信號(hào)衰減和回波移動(dòng)。在SGM技術(shù)中，使用從BO不均勻性梯度得到的局部回波移動(dòng)導(dǎo)出這些梯度的圖。由以下方程給出由磁化率誘發(fā)的BO不均勻性梯度Gsu導(dǎo)致的局部回波移動(dòng)m
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^[r,e,s]十 iaSU,[x,y,z] ) . T[x,y,z]( j )其中G是在三個(gè)空間方向(r :讀出，e :相位編碼，s :切片)之一上施加的成像梯度，τ是施加梯度G的時(shí)間間隔(針對(duì)讀出方向的停留時(shí)間)，TE是序列的預(yù)期回波時(shí)間。從這個(gè)方程，顯然看出，對(duì)于給定的梯度Gsu，回波移動(dòng)隨著回波時(shí)間TE線性増大?？梢詫⑸衔乃痉匠讨械年P(guān)系反轉(zhuǎn)以獲得簡(jiǎn)化的公式，其將k空間中的回波移動(dòng)和磁化率梯度Gsu的強(qiáng)度相關(guān)
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(2)其中Gsu是磁化率誘發(fā)的BO不均勻性梯度，G是在三個(gè)空間方向(r :讀出，e :相位編碼，s :切片)之一上施加的成像梯度(或梯度增量)，m是回波移動(dòng)，τ是施加梯度G的時(shí)間間隔(針對(duì)讀出方向的停留時(shí)間)，TE是序列的期望回波時(shí)間。真實(shí)分辨率SGM方法通過(guò)局部計(jì)算(即針對(duì)每個(gè)體素)每個(gè)空間方向上的回波移動(dòng)量而進(jìn)行。這個(gè)步驟是利用k空間譜分析實(shí)現(xiàn)的。這種分析的原理在之后的沿X方向計(jì)算回波移動(dòng)的情況下例示。用s (kx, ky, kz)表示所采集的k空間信號(hào)，Nx表示沿X方向的采樣矩陣的尺度，真實(shí)分辨率SGM算法執(zhí)行以下步驟-對(duì)于1 =-版/2...0的每個(gè)值，將所有樣本3(1^1^，1 )，1^〈1 設(shè)置為0。以下將這種截短的量表示為Sb1。然后計(jì)算Skx1的3D傅里葉變換的大小，表示為Mkx1O-針對(duì)姆個(gè)體素計(jì)算如下和M1 (x, y, z) =SkxMkx1 (x，y, z)。-針對(duì)kx=+Nx/2.· · 0重復(fù)同樣的程序,其產(chǎn)生M2 (x，y，z)。-將回波移動(dòng)計(jì)算為歸ー化差異(M2(x, y, z) -M1 (x，y, z))/M (x，y, z),其中M是S的3D傅里葉變換的大小(無(wú)任何截短)。在圖I中示出了沒(méi)有BO不均勻性梯度的情況下，圖2示出了在有BO不均勻性梯度的情況下，根據(jù)截短程度kx的量Mkx的演變。觀察到在第一種情況下針對(duì)kx=0的信號(hào)下降100,以及在第二種情況下針對(duì)kxデO的信號(hào)下降200。那么，差異M2 Cx, y, z) -M1 (x, y, z)與X方向上的回波移動(dòng)mx成比例(參見圖2中的附圖
標(biāo)記202)，其允許利用上文所示方程(2)計(jì)算磁化率梯度Gsu，x。從關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)真實(shí)分辨率SGM的以上描述可以理解，在真實(shí)分辨率SGM方法中重復(fù)執(zhí)行所有截短的所采集k空間信號(hào)的完整尺寸3D傅里葉變換，因此耗費(fèi)大量時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明，用順序算法代替所采集k空間信號(hào)的截短和后繼3D傅里葉變換，在順序算法中使用遞歸關(guān)系?？梢岳靡韵路匠汤斫膺@種情況IlQ(x,y,z) = I(x,y,z)jl (χ,タ，z) _ J1 (χ，y -S(NX /2 + L·,ァ,ζ)β Λν
Λ/；(χ,ν,ζ) = ||/；(χ,ν,ζ)||(1)在這里，I (x，y, ζ)表示3D復(fù)圖像，Ikx1 (x, y, z)表示截短信號(hào)Skx Ck, ky, kz)的3D傅里葉變換，S (k, y, ζ)表示圖像I U，y, ζ)的ID傅里葉變換(沿X方向)的第k傅里葉系數(shù)，其中k=0對(duì)應(yīng)于“空值”頻率項(xiàng)。必須要指出，可以通過(guò)信號(hào)S (kx，ky，kz)的3D傅里葉變換獲得3D復(fù)圖像I (x，y，z)。上文所示的方程提供了一種有效率地計(jì)算M1的計(jì)算中涉及的項(xiàng)Mkx1 (x,y,z)0為了計(jì)算M2，對(duì)應(yīng)的關(guān)系寫為I0 (x, y, z)=I (x, y, ζ)
.2ηχ(Νχ 2-kx)/2 (ズ，)ノ，ζ) ニ /2 I (χ，ア，ニ)-S{Nx/2-kx, V,z)e Nx
= (4)必須要指出，優(yōu)選針對(duì)所有體素(X，y，Z)執(zhí)行上述方法。優(yōu)選地，逐個(gè)體素進(jìn)行Ikn1和傅里葉項(xiàng)之間的相減。還必須要指出，針對(duì)每個(gè)截短值，僅執(zhí)行一次方程(3)和(4)中指數(shù)的計(jì)算和存儲(chǔ)，例如，通過(guò)明確地評(píng)估和存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)的余弦和正弦項(xiàng)。然后在對(duì)所有體素迭代時(shí)，可以重新使用這些指數(shù)。這些指數(shù)僅取決于截短值，例如，在X方向上的情況下，其取決于“X”，而非其他兩個(gè)指標(biāo)“y，，和“ζ ”。
這種算法在大致(Nx+Ny+Nz) · Nx · Ny · Nz次運(yùn)算中計(jì)算3D SGM。作為對(duì)比，初始算法(使用重復(fù)的3D傅里葉變換)對(duì)于同樣的計(jì)算需要(Nx+Ny+Nz) · (Nx · Ny · Nz) · In(Nx · Ny · Nz)次運(yùn)算,不采用遞歸關(guān)系,僅使用ID傅里葉變換,需要Nx · Ny · Nz · (Nx · In(Nx) +Ny · In (Ny) +Ny · In (Ny))次運(yùn)算。在以上描述中，計(jì)算M1和M2，稍后使用其以利用M2和M1之間的歸一化差異來(lái)計(jì)算回波移動(dòng)。這對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的實(shí)施例，其中在第一次循環(huán)中，在步驟b中，所述截短值從O平穩(wěn)地増大到沿所述k空間方向的k空間數(shù)據(jù)集尺寸的一半，在步驟c中得到第一新的更新圖像數(shù)據(jù)集并在步驟d中得到第一大小。此外，在本實(shí)施例中，在第二次循環(huán)中，在步驟b中，所述截短值從O平穩(wěn)地減小到沿所述k空間方向的k空間數(shù)據(jù)集尺寸的負(fù)一半，在步驟c中得到第二新的更新圖像數(shù)據(jù)集并在步驟d中得到第二大小。此外，在步驟f中，根據(jù)所有第二新的更新圖像數(shù)據(jù)集的所有第二大小之和與所有第一新的更新圖像數(shù)據(jù)集的所有第一大小之和之間的差異計(jì)算回波移動(dòng)。
不過(guò)，必須要指出這僅僅是實(shí)施例。通常，在步驟f中比較針對(duì)不同k空間截短值的大小變化并檢測(cè)對(duì)于每個(gè)體素發(fā)生強(qiáng)度變化的k空間指標(biāo)就足夠了。通過(guò)檢測(cè)強(qiáng)度發(fā)生變化的k空間指標(biāo)，可以確定每個(gè)體素的k空間中的移動(dòng)。利用O和沿給定k空間方向的k空間數(shù)據(jù)集尺寸一半之間的截短值結(jié)合根據(jù)第一和第二更新圖像數(shù)據(jù)集所有大小之和之間的差異(即M2-M1)計(jì)算回波移動(dòng)的特征僅僅是魯棒地確定回波移動(dòng)。因此，為此目的，分別針對(duì)k空間的兩個(gè)一半，從到1 (kfO)并從另一方向到1 ，執(zhí)行k空間截短。不過(guò)，可以結(jié)合步驟c中論述的順序和遞歸算法使用檢測(cè)針對(duì)每個(gè)體素發(fā)生強(qiáng)度變化的k空間指標(biāo)的任何其他技木。根據(jù)本發(fā)明的另ー實(shí)施例，在計(jì)算第一大小或第二大小的每個(gè)單獨(dú)步驟之后，將所述實(shí)際計(jì)算的第一大小或第二大小加到迄今為止計(jì)算的所有第一大小和第二大小之和，得到新的迄今為止(即到目前為止)計(jì)算的所有第一大小或第二大小之和。即在每次更新Mkx1和Mkx2之后，計(jì)算M1和M2總和。這限制了所提出算法的存儲(chǔ)要求。無(wú)需在存儲(chǔ)器中保存每個(gè)大小計(jì)算步驟之后的單個(gè)大小，而是簡(jiǎn)單地將新計(jì)算的大小加到先前確定的大小，以數(shù)學(xué)方式表達(dá)為M新=M新+M實(shí)際計(jì)算的。根據(jù)本發(fā)明的另ー實(shí)施例，該方法還包括針對(duì)所有剰余的k空間方向重復(fù)步驟a到g。例如，這些k空間方向包括讀出梯度方向、相位編碼方向或切片編碼方向之一。因此，通過(guò)重復(fù)所有步驟，可以提供總的梯度圖。根據(jù)本發(fā)明的另ー實(shí)施例，3D和ID離散傅里葉變換是快速傅里葉變換(FFT)。因此，進(jìn)ー步加快了算法。根據(jù)本發(fā)明的另ー實(shí)施例，在第一次執(zhí)行步驟c (即遞歸算法步驟)的情況下，所述方法包括通過(guò)對(duì)所采集的k空間數(shù)據(jù)集進(jìn)行3D傅里葉變換來(lái)生成初始圖像數(shù)據(jù)集，其中在這種情況下，在步驟c中，先前的圖像數(shù)據(jù)集生成步驟通過(guò)生成所述初始圖像數(shù)據(jù)集來(lái)給出。換言之，一開始對(duì)所采集的k空間數(shù)據(jù)集進(jìn)行3D傅里葉變換，得到初始圖像數(shù)據(jù)集，將其用作在步驟c中遞歸生成更新圖像數(shù)據(jù)集的起點(diǎn)。在第一次(“更新”)圖像生成時(shí)，接著從初始圖像數(shù)據(jù)集減去所確定的傅里葉項(xiàng)，可以將更新的圖像數(shù)據(jù)集用于進(jìn)一歩遞歸步驟。根據(jù)本發(fā)明的另ー實(shí)施例，所采集的數(shù)據(jù)集包括具有不同回波時(shí)間的多重回波的磁共振回波數(shù)據(jù)，其中針對(duì)姆個(gè)回波時(shí)間分別確定磁化率梯度圖而得到臨時(shí)(temporary )磁化率梯度圖，其中所述方法還包括通過(guò)組合所有確定的臨時(shí)磁化率梯度圖計(jì)算總磁化率梯度圖。例如，多重回波為雙重回波。這樣允許進(jìn)一歩改善所得磁化率梯度圖的質(zhì)量，不會(huì)在采集和數(shù)據(jù)處理時(shí)間中導(dǎo)致任何可感知的延遲。為了更深入地理解這種情況，參考方程(2)，應(yīng)用本方程得到了不取決于回波時(shí)間TE的特定選擇的磁化率梯度的測(cè)量。不過(guò)，TE的選擇對(duì)所計(jì)算的磁化率梯度圖的SNR (信噪比)有影響。假設(shè)用于計(jì)算Gsu的梯度回波圖像特征在于SNR等于S/σ (S和σ分別是局部信號(hào)幅度和噪聲標(biāo)準(zhǔn)偏差)，可以顯示出在計(jì)算回波移動(dòng)m中的噪聲標(biāo)準(zhǔn)偏差與o/S成比例。從方程(2)最終能夠得出結(jié)論，對(duì)于給定的采集參數(shù)G和τ，磁化率梯度圖的噪聲標(biāo)準(zhǔn)偏差與σ / (S · TE)成比例。因此，増大回波時(shí)間對(duì)SGM的SNR具有直接影響回波時(shí)間加倍使得磁化率梯度圖的SNR加倍。不過(guò)，通過(guò)橫向弛豫時(shí)間Τ2*，信號(hào)振幅S也受到TE影響。盡管通過(guò)增加TE獲得的噪聲降低通常超過(guò)由于指數(shù)Τ2*衰減導(dǎo)致的信號(hào)損失，但如果BO不均勻性梯度非常大，可以觀察到非常迅速衰減的信號(hào)。在這種情況下，在所施加的TE處可能局部不再有可用信號(hào)來(lái)計(jì)算磁化率梯度。為了受益于長(zhǎng)回波時(shí)間提供的高SNR，同時(shí)避免由于非常大BO不均勻性導(dǎo)致的完全信號(hào)損失，根據(jù)實(shí)施例，使用雙重回波方法(或通常多重回波方法)。除了在“通?！被夭〞r(shí)間TE1處采集的梯度回波圖像，額外采集在短回波時(shí)間TEtl處的梯度回波圖像。通常，因?yàn)門E1足夠長(zhǎng)，所以可以在雙重回波掃描中這樣做而無(wú)任何掃描時(shí)間損失。示出了 TEtl和TE1選擇的ー個(gè)范例是，TE1至少比TEtl大三倍。從兩個(gè)梯度回波圖像Stl和S1，可以通過(guò)應(yīng)用上述SGM技術(shù)計(jì)算兩個(gè)磁化率梯度圖Gsu，o和GslU。不過(guò)，通常可以結(jié)合這種多重回波(例如雙重回波)方法使用任何SGM技術(shù)。通過(guò)組合兩個(gè)圖Gsl^tl和Gsiu，獲得最佳的磁化率梯度圖Gsu。盡管有很多不同方式組合這兩幅圖，但根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以使用線性組合，選擇權(quán)重Wtl和W1，以使最終圖中的噪聲最小化。這樣產(chǎn)生了以下方程
權(quán)利要求
1.一種確定磁化率梯度圖的方法，所述方法包括采集(300)磁共振k空間數(shù)據(jù)集，所述數(shù)據(jù)集包括磁共振回波數(shù)據(jù)；以及將所采集的k空間數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)換(306)成圖像數(shù)據(jù)集，其中，對(duì)于給定k空間方向，所述方法包括 a)沿所述給定k空間方向?qū)λ鰣D像數(shù)據(jù)集執(zhí)行ID離散傅里葉變換，所述ID傅里葉變換得到一組傅里葉項(xiàng)，所述組的每個(gè)傅里葉項(xiàng)都與沿所述給定k空間方向的k空間指標(biāo)相關(guān)聯(lián)， b)選擇(314)在-N/2和N/2之間沿所述k空間方向平穩(wěn)變化的截短值，其中，N是所述k空間方向上所述k空間數(shù)據(jù)集的尺寸， c)通過(guò)如下方式遞歸地生成(310)更新圖像數(shù)據(jù)集確定所述組傅里葉項(xiàng)中相關(guān)聯(lián)的k空間指標(biāo)數(shù)對(duì)應(yīng)于所述截短值的傅里葉項(xiàng)，并從緊接的先前圖像數(shù)據(jù)集生成步驟中生成的圖像數(shù)據(jù)集減去所確定的傅里葉項(xiàng)，所述相減得到新的更新圖像數(shù)據(jù)集， d)計(jì)算(312)所述新的更新圖像數(shù)據(jù)集的大小， e)利用增大或減小的截短值重復(fù)步驟b)到d)， f)針對(duì)所述給定k空間方向，根據(jù)所述新的更新圖像數(shù)據(jù)集之間的大小變化計(jì)算(322)回波移動(dòng)， g)根據(jù)所述回波移動(dòng)計(jì)算(326)沿所述給定k空間方向的磁化率梯度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中 -在第一次循環(huán)中，在步驟b)中，所述截短值從零平穩(wěn)地增大到沿所述k空間方向的所述k空間數(shù)據(jù)集的k空間指標(biāo)總數(shù)的一半，在步驟c)中得到第一新的更新圖像數(shù)據(jù)集并在步驟d)中得到第一大小， -在第二次循環(huán)中，在步驟b)中，所述截短值從零平穩(wěn)地減小到沿所述k空間方向的所述k空間數(shù)據(jù)集的k空間指標(biāo)總數(shù)的負(fù)一半，在步驟C)中得到第二新的更新圖像數(shù)據(jù)集并在步驟d)中得到第二大小， -在步驟f)中，根據(jù)所有第二新的更新圖像數(shù)據(jù)集的所有第二大小之和與所有第一新的更新圖像數(shù)據(jù)集的所有第一大小之和之間的差異計(jì)算所述回波移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在計(jì)算所述第一大小或所述第二大小的每個(gè)單獨(dú)步驟之后，將實(shí)際計(jì)算的所述第一大小或所述第二大小加到(312)至今為止計(jì)算的所有第一大小或第二大小之和，得到新的至今為止計(jì)算的所有第一大小或第二大小之和。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括針對(duì)所有剩余的k空間方向重復(fù)步驟a)到g)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述k空間方向是讀出梯度方向、相位編碼方向或切片編碼方向之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，3D離散傅里葉變換和所述ID離散傅里葉變換是快速傅里葉變換。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，在第一次執(zhí)行步驟c)的情況下，所述方法包括通過(guò)對(duì)所采集的k空間數(shù)據(jù)集的3D傅里葉變換來(lái)生成(302)初始圖像數(shù)據(jù)集，其中，在這種情況下，在步驟c)中，所述先前圖像數(shù)據(jù)集生成步驟是通過(guò)生成所述初始圖像數(shù)據(jù)集來(lái)給出的。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所采集的數(shù)據(jù)集包括具有不同回波時(shí)間的多重回波的磁共振回波數(shù)據(jù)，其中，針對(duì)每個(gè)回波時(shí)間分別確定磁化率梯度圖，得到臨時(shí)磁化率梯度圖，其中，所述方法還包括通過(guò)組合所有確定的臨時(shí)磁化率梯度圖計(jì)算總磁化率梯度圖。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述多重回波為雙重回波。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，利用超短回波時(shí)間序列執(zhí)行針對(duì)所述多重回波之一的所述磁共振k空間數(shù)據(jù)集的采集。
11.一種確定磁化率梯度圖的方法，所述方法包括采集磁共振k空間數(shù)據(jù)集，所述數(shù)據(jù)集包括磁共振回波數(shù)據(jù)，其中，所采集的數(shù)據(jù)集包括具有不同回波時(shí)間的多重回波的磁共振回波數(shù)據(jù)，其中，針對(duì)每個(gè)回波時(shí)間分別確定磁化率梯度圖，得到臨時(shí)磁化率梯度圖，其中，所述方法還包括通過(guò)組合所有確定的臨時(shí)磁化率梯度圖計(jì)算總磁化率梯度圖。
12.—種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括用以執(zhí)行根據(jù)前述權(quán)利要求I到10或權(quán)利要求11中任一項(xiàng)所述的方法的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。
13.一種用于通過(guò)磁共振成像確定對(duì)象的磁化率梯度圖的設(shè)備，其中，所述設(shè)備包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其用于采集(300)磁共振k空間數(shù)據(jù)集，所述數(shù)據(jù)集包括磁共振回波數(shù)據(jù)，其中，所述設(shè)備被布置為將所采集的k空間數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)換(306)成圖像數(shù)據(jù)集，其中，所述設(shè)備還被布置為 a)沿給定k空間方向?qū)λ鰣D像數(shù)據(jù)集執(zhí)行ID離散傅里葉變換，所述ID傅里葉變換得到一組傅里葉項(xiàng)，所述組的每個(gè)傅里葉項(xiàng)都與沿所述給定k空間方向的k空間指標(biāo)相關(guān)聯(lián)， b)選擇(314)在-N/2和N/2之間沿所述k空間方向平穩(wěn)變化的截短值，其中，N是那個(gè)方向上所述k空間數(shù)據(jù)集的尺寸， c)通過(guò)如下方式遞歸地生成(310)更新圖像數(shù)據(jù)集確定所述組傅里葉項(xiàng)中相關(guān)聯(lián)的k空間指標(biāo)數(shù)對(duì)應(yīng)于所述截短值的傅里葉項(xiàng)，并從緊接的先前圖像數(shù)據(jù)集生成步驟中生成的圖像數(shù)據(jù)集減去所確定的傅里葉項(xiàng)，所述相減得到新的更新圖像數(shù)據(jù)集， d)計(jì)算(312)所述新的更新圖像數(shù)據(jù)集的大小， e)利用增大或減小的截短值重復(fù)步驟b)到d)， f)針對(duì)所述給定k空間方向，根據(jù)所述新的更新圖像數(shù)據(jù)集之間的大小變化計(jì)算(322)回波移動(dòng)， g)根據(jù)所述回波移動(dòng)計(jì)算(326)沿所述給定k空間方向的磁化率梯度。
14.一種用于通過(guò)磁共振成像確定對(duì)象的磁化率梯度圖的設(shè)備，其中，所述設(shè)備包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于采集磁共振k空間數(shù)據(jù)集，所述數(shù)據(jù)集包括具有不同回波時(shí)間的多重回波的磁共振回波數(shù)據(jù)，其中，所述設(shè)備被布置為 -針對(duì)每個(gè)回波時(shí)間分別確定磁化率梯度圖，得到臨時(shí)磁化率梯度圖， -通過(guò)組合所有確定的臨時(shí)磁化率梯度圖計(jì)算總磁化率梯度圖。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種確定磁化率梯度圖的方法，該方法包括采集(300)磁共振k空間數(shù)據(jù)集，所述數(shù)據(jù)集包括磁共振回波數(shù)據(jù)，其中，使用遞歸迭代以確定磁化率梯度圖。此外，本發(fā)明涉及一種確定磁化率梯度圖的方法，該方法包括采集磁共振k空間數(shù)據(jù)集，所述數(shù)據(jù)集包括磁共振回波數(shù)據(jù)，其中所采集的數(shù)據(jù)集包括具有不同回波時(shí)間的多重回波的磁共振回波數(shù)據(jù)，其中，針對(duì)每個(gè)回波時(shí)間分別確定磁化率梯度圖，得到臨時(shí)磁化率梯度圖，其中所述方法還包括通過(guò)組合所有確定的臨時(shí)磁化率梯度圖來(lái)計(jì)算總磁化率梯度圖。
文檔編號(hào)G01R33/565GK102713658SQ201180006496
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2011年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月22日
發(fā)明者J·塞內(nèi)加, T·珀金斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司