專利名稱：在磁共振斷層造影中融合加權(quán)成像的運動校正的多點方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及在醫(yī)學中用于檢查患者的核自旋斷層造影(同義詞磁共振斷層造影，MRT)。在此，本發(fā)明尤其是涉及一種用于在磁共振斷層造影中融合加權(quán)成像的運動校正的多點方法。
背景技術(shù)：
MRT基于核自旋共振的物理現(xiàn)象，并作為成像方法成功地應(yīng)用于醫(yī)療和生物物理學已有超過15年的歷史。在該檢查方法中，對物體施加強的恒定磁場。由此使物體內(nèi)原子原本無規(guī)則取向的核自旋定向。高頻波可以將該“定向”的核自旋激勵成特定的振蕩。該振蕩在MRT中產(chǎn)生可借助合適的接收線圈接收的實際測量信號。通過采用由梯度線圈產(chǎn)生的不均勻磁場，可以在所有3個空間方向?qū)y量物體進行空間編碼，這一般稱為“位置編碼”。
在評價病理生理過程時，尤其是人腦中的病理生理變化，例如在中風的情況下，一種較新的MRT技術(shù)顯得特別有用融合加權(quán)的磁共振斷層造影。
融合是通過分子的熱平移運動形成的。它是指一種也稱為布朗分子運動的隨機過程。在融合加權(quán)的MRT測量中觀察的分子的移動距離是非常小的；例如擴散的水分子在毫無限制的典型方式下，100ms內(nèi)在各個任意方向移動的距離大約是20μm或者說1秒內(nèi)60μm。該距離在單個細胞的數(shù)量級內(nèi)，尤其是人體細胞組織的數(shù)量級。
通過采用所述強磁梯度場(所謂的融合梯度)，該磁梯度場在這項技術(shù)中除了上述位置編碼的梯度場之外還永久或脈沖式地施加，相應(yīng)分子(尤其是水)的集體融合運動可在磁共振信號的衰減中觀察到。因此，其中出現(xiàn)融合的區(qū)域根據(jù)融合的強度，或多或少會在實際的MRT圖像中被標示為暗區(qū)域。
融合加權(quán)的MRT序列通常分為三部分1.自旋激勵(典型地以斷層選擇的90°-HF脈沖的形式)2.融合準備步驟，以及
3.成像讀取模塊。
在其一般形式中，融合準備采用通常的Stejskal-Tanner技術(shù)，其中，接通雙極梯度脈沖并通過一個180°-HF重聚焦脈沖分離兩個脈沖。新序列采用具有一個附加180°-HF重聚焦脈沖的兩次雙極梯度脈沖，以減小會導致圖像偽影的干擾渦流的影響。原則上，在成像讀取模塊的框架內(nèi)，在融合準備之后采用最不同的成像序列，以產(chǎn)生融合加權(quán)的圖像。但是，融合加權(quán)成像的問題是對非融合運動類型的非常的靈敏度，這些非融合運動類型例如是心臟運動、呼吸運動等等以及與此相關(guān)的運動，例如腦搏動(腦部在Likor中的運動)。尤其是在MRT的多點序列中，這種運動引起核共振信號在該融合準備期間的相移，這會導致強烈的圖像偽影。因此，融合成像作為診療檢查方法的使用可以連續(xù)推進快速測量技術(shù)，例如回波平面成像(EPI)。EPI是MRT中的一種快速測量方法。在采用單點回波平面成像(SSEPI序列)時可以減少或避免由于無法避免的運動類型而形成的圖像偽影。如在傳統(tǒng)融合加權(quán)成像序列中出現(xiàn)的運動，可以用SSEPI在某種程度上“凍結(jié)”。
SSEPI的缺點是，由于相位編碼中對每個像素的帶寬較低，測量信號對B0場有很強的依賴性。這在具有強磁化梯度的區(qū)域內(nèi)(例如在人腦部的睡眠前瓣或前額瓣中)會導致很強的圖像偽影。此外，圖像對基本磁場的渦流感應(yīng)干擾有一定的依賴性。由于上述渦流一般通過融合準備梯度脈沖感應(yīng)，因此該渦流隨著融合梯度方向和所謂的表征擴散特征的b值而變化。這使得圖像干擾根據(jù)不同的準備過程而變化，并且尤其是在為了產(chǎn)生諸如ADC圖表(直觀分割系數(shù))而組合融合加權(quán)的圖像時干擾圖像再現(xiàn)。
SSEPI序列的另一個缺點是由于SSEPI序列的相位編碼類型而具有很強的T2*相關(guān)性(T2*是在考慮局部磁場非均勻性的條件下橫向磁化的衰變持續(xù)時間)或很強的相位靈敏度。這兩種會導致很強的圖像分辨?zhèn)斡盎蚴д鎮(zhèn)斡?，尤其是在利用人體組織的通常很短T2的時間進行身體成像時。
采用諸如RARE、HASTE或GRASE等其它單點序列來避免諸如在SSEPI中出現(xiàn)的B0靈敏度。RARE、HASTE和GRASE以自旋回波脈沖序列的形式采集核共振信號，該自旋回波脈沖序列通過多次入射高頻重聚焦脈沖而產(chǎn)生。磁化的重聚焦顛倒了相位變化，由此使得該序列對磁化偽影不靈敏。磁化的T2衰變將信號讀取時間限制為大約300ms，該信號讀取時間將最大可達到的分辨率限制為這樣大。EPI和所述RARE、HASTE、GRASE方法都可以通過采用針對分辨率的并行采集技術(shù)(PAT)來獲得改善。
多個自旋回波的讀取在融合加權(quán)成像中也存在很大的缺陷，由運動感生的磁化相移出現(xiàn)在融合準備期間，該相移使得Carr-Purcell-Meiboom-Gill(CPMG條件)消失。當激勵脈沖與隨后的重聚焦脈沖相比具有90°位移時滿足該條件，但當在HF激勵和第一重聚焦脈沖之間出現(xiàn)不可逆相位變化時則不能長久滿足該條件。不可逆相位變化是這樣一種相位變化，其不能通過重聚焦脈沖(回波形)反轉(zhuǎn)(例如融合序列中出現(xiàn)的由運動感生的相位變化)。可逆相位變化例如是通過共振偏移引起的相位演變。HF或重聚焦脈沖用得越少，就越不容易出現(xiàn)CPMG條件的破壞以及由此引起的偽影。
為了避免這種偽影，可以采用基于受激勵的回波序列的修訂融合準備機制。但是該修訂融合準備機制將信噪比減小為原來的1/2。還可以采用單點螺旋掃描，以便在融合加權(quán)成像的框架下采集無運動偽影的數(shù)據(jù)。正如EPI那樣，該技術(shù)不采用多個HF重聚焦脈沖，后者會由于失諧信號而導致相位演變并強烈干擾圖像質(zhì)量。
為了繞過融合加權(quán)成像中單點技術(shù)的缺陷，多點技術(shù)成為一種有意義的替代。多點技術(shù)通過提高空間分辨率改善了圖像質(zhì)量；并且避免了在單點技術(shù)中由于T2衰變、T2*衰變和失諧效應(yīng)而出現(xiàn)的、并由于長讀取時間強烈影響成像的圖像偽影。
在融合加權(quán)成像中采用多點序列使開發(fā)者面臨新的挑戰(zhàn)。標準多點序列與事先進行的融合準備通過融合梯度的簡單組合使得逐點地產(chǎn)生運動感生的相移，該相移展示出特別強的偽影，尤其是在進行腦部拍攝時。早期的利用自旋回波序列和SSEP序列(穩(wěn)態(tài)自由運動序列)與融合梯度的簡單組合對人體的研究在b值小于200s/mm2時絲毫沒有展示出運動相關(guān)性，其中b值是一個表征融合加權(quán)測量特性的值，其根據(jù)一個公式通過融合梯度的特性和所觀察的核共振自旋種類的回轉(zhuǎn)磁比例的特性來計算。這種b值在對嚴重中風的標準檢查的框架下大約是1000s/mm2，從而在這些條件下EKG觸發(fā)的SE序列或EKG觸發(fā)的受激回波序列(STEAM)會在多點融合加權(quán)圖像中強烈影響腦部運動。
不同多點方法的運動靈敏度法則(Ansatz)相互作用。基于序列的法則在于，在多次小角度激勵的框架下直接在一個心臟周期的心臟舒張期的結(jié)束時采集高速蒸汽技術(shù)意義下的信號。該方法還可以理解為單點法則，其中對所有激勵都只進行一次磁化準備。該技術(shù)顯示了EPI序列的所有優(yōu)點，而不取決于磁化改變。但是這限制了分辨率。高速蒸汽同樣表現(xiàn)出較低信噪比的缺點。
在融合加權(quán)多點成像領(lǐng)域的重要發(fā)展是除了一般的圖像數(shù)據(jù)之外還在每次自旋激勵之后測量所謂的導航回波。每個導航回波的數(shù)據(jù)用于對相應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)進行相位校正，由此考慮在融合準備期間出現(xiàn)、并在不同激勵之間不相同的信號的相位改變。導航回波(按照非相位編碼參考掃描的形式)原理上是一維的，并且實際上只用于校正全局相位改變或讀取方向上的局部相位改變。實際上，運動感生的相位改變在融合加權(quán)成像中是二維函數(shù)，從而一維法則不再適用于完整校正。因此，該方法不是適合于按照例程應(yīng)用形式的診療實施的方法。
由于這個原因，當前運動校正的融合加權(quán)成像序列具有二維導航信號，后者是由傳統(tǒng)獲取序列連接而成的。相鄰原始數(shù)據(jù)行在單獨的艙壁(Schott)中獲取。但這使得掃描沒有滿足奈奎斯特條件，并且在圖像空間內(nèi)出現(xiàn)了褶皺。只有在簡化假設(shè)例如剛體運動時才可以直接簡單地運用二維運動校正(相位校正)。尤其是在腦室和腦干(Stammhirn)的腦部變形時不能給出剛體運動的假設(shè)。
所謂的PROPELLER方法(具有增強再現(xiàn)的周期旋轉(zhuǎn)重疊并行線)形成一個例外，在該方法中在每個點之后借助自旋回波脈沖序列采集一組并列相鄰的k個空間行(葉片)。一個葉片的方向在每次自旋激勵后旋轉(zhuǎn)，從而二維星形地掃描整個k矩陣。由于每個葉片都包含k矩陣的中間區(qū)域，因此每個點都具有二維導航信息，因此該序列也可以稱為自導航序列。此外，對于每個葉片都滿足奈奎斯特條件，由此可以進行較低分辨率的、基于圖像的二維相位校正。通過在每個點始終一起測量中部k空間區(qū)域，相位校正主要涉及較高的頻率，這減小了圖像偽影。但是，在PROPELLER中一般不滿足CPMG條件，這使得在相鄰自旋回波之間要進行信號調(diào)制。由于T2弛豫和運動感生效應(yīng)，該信號調(diào)制涉及相鄰行。此外，如通過PROPELLER實施的徑向掃描機制與諸如分段EPI的標準掃描序列相比效率更低，因為與其它序列相比，對于給定的矩陣大小需要更多的點數(shù)。
此外還建議在自導航融合加權(quán)序列的框架下采用多點螺旋掃描。但目前在此領(lǐng)域的開發(fā)不包括魯棒診療應(yīng)用所需的二維相位校正。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種在磁共振斷層造影中，在運動校正的融合加權(quán)成像意義下經(jīng)過改善的方法。
根據(jù)本發(fā)明，要求保護一種用于在磁共振斷層造影中進行融合加權(quán)成像的多點方法，其特征在于，在讀取方向分段地對k矩陣進行掃描，其中這樣來實現(xiàn)成像序列，即直接在通過借助成像回波讀取一個分段而獲得一個圖像數(shù)據(jù)組之后，幾乎同時通過借助導航回波讀取該k矩陣的中間部分區(qū)域而獲得一個導航數(shù)據(jù)組，并通過組合該圖像數(shù)據(jù)組和對應(yīng)的導航數(shù)據(jù)組以及隨后的傅立葉變換而產(chǎn)生運動校正的融合加權(quán)MRT圖像。
根據(jù)本發(fā)明，所述組合通過逐個像素地在圖像空間中將每個圖像數(shù)據(jù)組與其對應(yīng)的標準化導航數(shù)據(jù)組相乘以及接著相鄰連接所校正的分段來進行。
優(yōu)選的，所述讀取曲折形地進行。
此外優(yōu)選的，所述分段重疊。
此外有利的是，所述圖像數(shù)據(jù)組和導航數(shù)據(jù)組大小相同。
在本發(fā)明方法的框架下，在相乘之后丟棄重疊區(qū)域中的像素。
優(yōu)選的，在所述組合之前選擇對每個圖像數(shù)據(jù)組及其對應(yīng)的導航數(shù)據(jù)組進行-標準相位校正，例如在讀取方向上的線性相位校正，-Hanning濾波，和-填充0。
此外，還要求保護一種多點方法，其中成像序列包括如下步驟-入射90°高頻激勵脈沖，用于激勵待檢查對象體內(nèi)的自旋，-在90°高頻激勵脈沖期間同時接通斷層選擇梯度(GS)，-激勵第一融合梯度脈沖，-入射第一180°高頻重聚焦脈沖，-在第一180°高頻重聚焦脈沖期間接通斷層選擇梯度脈沖，-激勵第二融合梯度脈沖，-接通第一可選讀取梯度脈沖分支，-入射第二180°高頻重聚焦脈沖，-在第二180°高頻重聚焦脈沖期間接通斷層選擇梯度脈沖，-接通第二可選讀取梯度脈沖分支，-重復(fù)入射第一90°高頻激勵脈沖到接通第二可選讀取梯度脈沖分支的步驟，直到整個k矩陣被掃描了為止。
根據(jù)本發(fā)明，直接在每個第一讀取梯度脈沖分支之前這樣接通一個相移脈沖以及直接在每個第一讀取梯度脈沖分支之后這樣接通一個重定相脈沖，使得在讀取方向上出現(xiàn)相應(yīng)偏移，從而每個第一讀取梯度脈沖分支都這樣在kx方向上曲折形地掃描所述k矩陣的部分區(qū)域，即通過第一讀取梯度脈沖分支的全部來掃描整個k矩陣。
優(yōu)選的，直接在每個第二讀取梯度脈沖分支之前這樣接通一個相移脈沖以及直接在每個第二讀取梯度脈沖分支之后這樣接通一個重定相脈沖，使得在讀取方向上出現(xiàn)恒定偏移，從而幾乎在每個第一讀取梯度脈沖分支的同時，通過每個第二讀取梯度脈沖分支始終在kx方向上曲折形地掃描屬于第一讀取梯度脈沖分支的相應(yīng)部分區(qū)域的、特定于運動的所述k矩陣的中間部分區(qū)域。
此外，優(yōu)選通過在相應(yīng)讀取梯度脈沖分支的每個過零點期間接通相位編碼的短梯度脈沖(GP)來實現(xiàn)對相應(yīng)部分區(qū)域的曲折形掃描。


下面借助附圖中的實施例詳細解釋本發(fā)明的其它優(yōu)點、特征和特性。
圖1示意性示出核自旋斷層造影設(shè)備，圖2示意性示出根據(jù)本發(fā)明的融合加權(quán)多點序列的梯度脈沖電流函數(shù)的時間變化，圖3示意性示出在根據(jù)圖2的序列對k矩陣的時間掃描，以及圖4示意性示出本發(fā)明方法的流程圖。
具體實施例方式
圖1示出用于根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生梯度脈沖的核自旋斷層造影設(shè)備的示意圖。在此，該核自旋斷層造影設(shè)備的結(jié)構(gòu)對應(yīng)于傳統(tǒng)X射線斷層攝影設(shè)備的結(jié)構(gòu)?；敬艌?產(chǎn)生在時間上恒定的強磁場，以極化或者說定向?qū)ο髾z查區(qū)域內(nèi)的核自旋，該對象例如是人體的待檢查部分。核自旋共振測量所需的基本磁場的均勻性定義在球形測量空間M中，人體的待檢查部分被放置到該球形測量空間中。為了檢查均勻性要求和尤其是為了消除不隨時間變化的影響，在合適位置設(shè)置由鐵磁材料制成的所謂填隙片。隨時間變化的影響通過由補償電源15控制的補償線圈2消除。
在基本場磁1中設(shè)置由3個部分繞組組成的圓柱形梯度線圈系統(tǒng)3。每個部分繞組都由放大器14提供電流，用于在笛卡爾坐標系的相應(yīng)方向上產(chǎn)生線性梯度場。梯度場系統(tǒng)3的第一繞組產(chǎn)生x方向上的梯度Gx，第二繞組產(chǎn)生y方向上的梯度Gy，第三繞組產(chǎn)生z方向上的梯度Gz。每個放大器14都包括一個數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，后者由及時產(chǎn)生梯度脈沖的序列控制器18來控制。
在梯度場系統(tǒng)3內(nèi)設(shè)置一個高頻天線4，該天線4將由高頻功率放大器30發(fā)射的高頻脈沖轉(zhuǎn)換為交變磁場，以激勵待檢查對象或該對象的待檢查區(qū)域中的原子核并定向核自旋。高頻天線4還將由優(yōu)先(praezedieren)核自旋發(fā)出的交變場、也就是通常由一個或多個高頻脈沖以及一個或多個梯度脈沖組成的脈沖序列產(chǎn)生的核自旋回波信號轉(zhuǎn)換為電壓，該電壓通過放大器7輸入高頻系統(tǒng)22的高頻接收信道8中。高頻系統(tǒng)22還包括發(fā)射信道9，其中為激勵磁核共振而產(chǎn)生高頻脈沖。在此，由于設(shè)備計算機20預(yù)先給定的脈沖序列，相應(yīng)高頻脈沖在序列控制器18中表現(xiàn)為復(fù)數(shù)序列。該數(shù)列分別作為實部和虛部通過各自的輸入端12輸入高頻系統(tǒng)22的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器中，并從該轉(zhuǎn)換器輸入發(fā)射信道9。在發(fā)射信道9中，脈沖序列被調(diào)制為高頻載波信號，其基本頻率等于測量空間中核自旋的共振頻率。
從發(fā)射到接收運行的轉(zhuǎn)換通過發(fā)射-接收轉(zhuǎn)接器6進行。高頻天線4將用于激勵核自旋的高頻脈沖射入測量空間M，并掃描所產(chǎn)生的回波信號。相應(yīng)獲得的核共振信號在高頻系統(tǒng)22的接收信道8中經(jīng)過相敏解調(diào)，并通過相應(yīng)的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為測量信號的實部和虛部。通過圖像計算機17從這樣獲得的測量數(shù)據(jù)中再現(xiàn)圖像。測量數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)和控制程序的管理都通過設(shè)備計算機20進行?；谟每刂瞥绦蜻M行的預(yù)先給定，序列控制器18檢查各期望脈沖序列的產(chǎn)生和K域的對應(yīng)掃描。尤其是，序列控制器18在此控制梯度的及時通斷、具有確定相位和振幅的高頻脈沖的發(fā)射以及核共振信號的接收。高頻系統(tǒng)22和序列控制器18的時間基礎(chǔ)由同步器19提供。對應(yīng)的、用于產(chǎn)生核自旋圖像的控制程序的選擇和所產(chǎn)生的核自旋圖像的顯示都通過包括鍵盤以及一個或多個顯示屏的終端21進行。
本發(fā)明包括產(chǎn)生新型成像序列，該成像序列尤其是在序列控制器18或設(shè)備計算機20中產(chǎn)生。本發(fā)明序列的序列圖表在圖2中示出。在最上面一行示出起始的90°激勵脈沖，接著是兩個180°重聚焦脈沖。為了選擇斷層，在90°激勵脈沖以及在每個180°重聚焦脈沖期間接通斷層選擇梯度GS。該序列的融合準備通過直接在90°激勵脈沖之后以及直接在第一180°重聚焦脈沖之后的兩個具有確定寬度和確定振幅的相同大小的單極融合梯度進行。本發(fā)明序列的要點在于，融合加權(quán)地、分段地掃描k矩陣，其中對每個分段都大致同時測量該k矩陣的中間區(qū)域。每個k矩陣分段都按照成像回波的形式、屬于該k矩陣分段的中間k矩陣區(qū)域則按照導航回波的形式由所謂的讀取梯度脈沖分支讀出。一個點的讀取成像回波的第一讀取梯度脈沖分支設(shè)置在第二融合梯度脈沖和第二180°重聚焦脈沖之間。讀取導航回波的第二讀取梯度脈沖分支則直接設(shè)置在第二180°重聚焦脈沖之后。每個點的兩個讀取梯度脈沖分支都表示交替的梯形或正弦形的脈沖分支，其中在該脈沖分支的每個過零點期間接通短相位編碼梯度GP(blip尖頭信號)。交替讀取梯度和尖頭相位編碼梯度的組合使得對于每個讀取梯度脈沖分支，就kx方向來說只掃描k矩陣的一個很窄的區(qū)域。
為了用所有點的各第一讀取梯度脈沖分支掃描整個k矩陣，在每個點的每個第一讀取梯度脈沖分支之前接通對應(yīng)的前相梯度(Vor-Phasier-Gradient)，后者在每個第一讀取梯度脈沖分支時在kx方向上導致相應(yīng)的偏移。讀取梯度脈沖分支的平面積分確定了k矩陣在kx方向上被掃描的區(qū)域的寬度。前相梯度的平面積分確定了分段在kx方向上的偏移。為了在每個點之后消除該kx偏移，直接在每個點的第一讀取梯度脈沖分支之后反向接通相應(yīng)的前相梯度，作為所謂的重定相梯度。前相梯度以及重定相梯度在圖2中以黑色示出。
根據(jù)本發(fā)明，為了使每個點的每個圖像回波都直接銜接并由此幾乎同時獲得導航回波，每個點的第二讀取梯度脈沖分支還具有一個相移脈沖。與第一讀取梯度脈沖分支的相移脈沖不同，所有第二讀取梯度脈沖分支的全部相移脈沖在所有點中都是恒定相等的，并且其大小為，使得對第一讀取梯度脈沖分支的每個kx分段都始終在kx方向上曲折形掃描該k矩陣的相同中間部分區(qū)域。第二讀取梯度脈沖分支的相移脈沖也在圖2中以黑色示出。
通過這種方式，按分段(按點)來掃描k矩陣，其中對每個點都同時在每個圖像回波處按照導航回波的形式掃描k矩陣的中央?yún)^(qū)域。每個點中的兩個讀取梯度脈沖分支直到kx偏移都是精確相等的。
在圖3中，在16個讀取梯度脈沖(在ky方向上的掃描點數(shù))時對5個點的情況示出本發(fā)明成像序列的k域軌跡或者說是掃描特性。每個讀取梯度脈沖分支都需要15個相位編碼梯度(尖波信號)。每個讀取梯度脈沖分支與尖波的相位編碼梯度一起掃描k矩陣在kx方向上的條形區(qū)域，其中每個點的第二讀取梯度脈沖分支始終掃描相同而且是中間的條紋(在該例中是點3)。該條紋在kx方向上的寬度由讀取梯度脈沖分支的平面積分確定。前相梯度的積分確定相應(yīng)分段在kx方向上的偏移。一個這種條紋內(nèi)的kx方向上的分辨率由采用的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)的掃描速率確定。
這種條紋內(nèi)的在ky方向上的分辨率由一個讀取梯度脈沖分支的半波數(shù)確定。一個讀取梯度脈沖分支內(nèi)的兩個相鄰半波的時間距離稱為“梯度-回波間距”。該區(qū)域越窄，就能越精確地采集核共振信號——就通過T2*表征的橫向磁化衰變來說。
本發(fā)明這種成像序列設(shè)計的目的是，在分段掃描的框架下，在讀取方向上將融合加權(quán)的多點序列、即EPI序列(回波平面成像序列)與二維導航回波的采集結(jié)合起來，從而在圖像再現(xiàn)方法的框架下抑制或校正各點之間由于運動產(chǎn)生的偽影。
如在前序中已經(jīng)提到的，融合加權(quán)MRT成像中的多點技術(shù)比單點技術(shù)(例如SSEPI)提供更好的圖像質(zhì)量。目前最普遍的多點技術(shù)是已經(jīng)描述的PROPELLER技術(shù)，其例如允許人腦部的融合加權(quán)MRT圖像，而無需為了減小運動靈敏度采用另外的費事的措施，例如EKG觸發(fā)。多點EPI測量也具有非常高的運動靈敏度，該靈敏度甚至明顯超過PROPELLER的運動靈敏度。
如果多點EPI的運動靈敏度可以被減小或可以事后校正，則該成像技術(shù)相對于PROPELLER來說提供了如下優(yōu)點-更短的回波時間TE-更少的基于T2弛豫的k域偽影-減小了掃描持續(xù)時間-更好的斷層輪廓-由于減小了每個點的180°重聚焦脈沖數(shù)量而降低了SAR(特殊吸收率)。
本發(fā)明提出了一種方法，其基于先前描述的本發(fā)明的序列設(shè)計(圖2和圖3)校正融合加權(quán)多點EPI序列的由于運動而產(chǎn)生的圖像偽影，并提供高分辨率的、無偽影的融合加權(quán)MET圖像。下面借助圖4的方法流程圖解釋本發(fā)明的方法。
首先，用圖2的成像序列的點n＝1，根據(jù)步驟S1A獲取第一圖像數(shù)據(jù)組和根據(jù)步驟S1B獲取該第一圖像數(shù)據(jù)組的對應(yīng)“同時”導航數(shù)據(jù)組。接著，根據(jù)步驟S2A至S8A或S2B至S8B，借助圖像處理算法例如在設(shè)備計算機上處理這兩個數(shù)據(jù)組，以獲得質(zhì)量改善的原始數(shù)據(jù)組。步驟S2A至S4A或S2B至S4B涉及在圖像計算機中基于測量前獲得的非相位編碼的參考數(shù)據(jù)組進行標準相位校正，該標準相位校正考慮ADC的逐行時間延遲。在步驟S5A或S5B中，對正弦或梯形掃描的核共振信號光柵化(regirdding)(將測量點分布在相同的正交點陣上；EPI的標準方法)。尤其是在導航數(shù)據(jù)組中，根據(jù)步驟S6B進行Hanning濾波(通過借助加權(quán)函數(shù)重新調(diào)節(jié)k矩陣的邊緣區(qū)域內(nèi)的k域數(shù)據(jù)來最小化圖像空間中的吉布斯環(huán)狀偽影)。在步驟S7A或S7B中對圖像數(shù)據(jù)組和導航數(shù)據(jù)組進行0填充(為了在步驟S12中丟棄重疊區(qū)域的原始數(shù)據(jù)點這是非常必要的)。接著，根據(jù)步驟S8A或S8B二維傅立葉變換到圖像空間，以便在該圖像空間中借助導航數(shù)據(jù)組對圖像數(shù)據(jù)組進行運動或相位校正。
對每個點都進行運動或相位校正。為此在步驟S9中將導航數(shù)據(jù)組的所有振幅值都標準化為1，從而由于運動而產(chǎn)生的偽影只是以導航數(shù)據(jù)組的相位模板的形式出現(xiàn)。根據(jù)步驟S10，通過逐像素地將復(fù)數(shù)圖像數(shù)據(jù)組乘以標準化的復(fù)數(shù)導航數(shù)據(jù)組來進行圖像數(shù)據(jù)組的運動校正。通過這種方式，在圖像數(shù)據(jù)組中的由于運動而產(chǎn)生的相位又逐像素地回復(fù)。兩個數(shù)據(jù)組(圖像數(shù)據(jù)組、導航數(shù)據(jù)組)的復(fù)數(shù)共軛已通過第二180°重聚焦脈沖給出，并且不必專門實施。
圖像空間中運動感生的二維相位改變對應(yīng)于k域數(shù)據(jù)的平移或重分布。二維相位校正造成k域的回移或重新排列。其中可能出現(xiàn)如下情況通過該運動可能這樣平移若干測量值，使得它們在一個點的測量數(shù)據(jù)拍攝窗中不再出現(xiàn)，并因此在二維相位校正時不再加以考慮。本發(fā)明這樣來解決這個問題，即這樣來進行分段的k域掃描，使得各個分段這樣疊加，即也能采集到一個點的平移較大的測量值并在較正時加以考慮。
根據(jù)步驟S11，在接著重新變換到k域之后(借助2D傅立葉反變換)，丟棄重疊區(qū)域的數(shù)據(jù)點，因為對后面相位編碼的圖像所需的測量值通過步驟S10的校正只是回移到非重疊的分段區(qū)域內(nèi)。
在步驟S13中，詢問是否已經(jīng)采集了完整掃描k矩陣所需的所有分段，并由此是否應(yīng)用了最大所需點數(shù)。如果不是，則用接下來的方法步驟S1A至S13再實施一個點(n＝n+1)。如果達到最大點數(shù)(n＝nmax)，則根據(jù)步驟S15相鄰連接運動校正或相位校正的分段，并通過接下來的傅立葉變換產(chǎn)生最后的圖像。
對于相同的圖像分辨率，本發(fā)明方法的第一結(jié)果比標準融合加權(quán)的單點EPI測量表現(xiàn)出明顯更少的磁化偽影，尤其是在腦部拍攝時。本發(fā)明方法的成功實施極大地依賴于，各分段在讀取方向(kx方向)上的正確寬度，一方面考慮所有平移的、但屬于一個分段的測量點，另一方面分段始終很窄，使得梯度回波間距短到能最小化磁化偽影。但這一般可以通過讀取梯度脈沖分支的較高回轉(zhuǎn)率來實現(xiàn)。
如在前序中提到的，必要時，優(yōu)選在新序列的框架下，采用具有一個附加180°HF重聚焦脈沖的一個兩次雙極性梯度脈沖，以減小能導致圖像偽影的干擾渦流的影響。這種兩次雙極性融合梯度脈沖序列在融合準備步驟中如下所示-第一極性(正極或負極)的第一融合梯度脈沖-第一180°脈沖-第二極性(正極或負極)的第二融合梯度脈沖-與其直接相鄰的第一極性(正極或負極)的第三融合梯度脈沖-第二180°脈沖-第二極性的(正極或負極)的第四融合梯度脈沖。
融合梯度脈沖的脈沖長度是這樣計算的，使得可以補償渦流的影響。
此外，在成像讀取模塊的框架下，在融合準備之后將成像序列與部分并行的成像技術(shù)(PPA成像技術(shù)例如SMASH、SENSE、GRAPPA等)組合在一起，以通過減小ky方向上的原始點的測量來實現(xiàn)更短的回波時間TE和更短的梯度回波間距。
為了實現(xiàn)更短的回波時間，本發(fā)明的方法還可以與部分傅立葉獲取技術(shù)(例如在忽略半k矩陣情況下的半傅立葉技術(shù))組合在一起。
此外，優(yōu)選這樣來修改本發(fā)明方法的成像讀取模塊，即在讀取時采用多個180°HF重聚焦脈沖，以便用不同自旋回波讀取不同ky行(例如用第一成像回波讀取偶數(shù)行，用第二成像回波讀取奇數(shù)行)。通過這種方式可以減小梯度回波間距，由此可以抑制磁化偽影(尤其是在基本場磁強度很大時，例如＞3特斯拉)。
權(quán)利要求
1.一種用于在磁共振斷層造影中進行融合加權(quán)成像的多點方法，其特征在于，在讀取方向分段地對k矩陣進行掃描，其中這樣來實現(xiàn)成像序列，即直接在通過借助成像回波讀取一個分段而獲得一個圖像數(shù)據(jù)組之后，幾乎同時通過借助導航回波讀取該k矩陣的中間部分區(qū)域而獲得一個導航數(shù)據(jù)組，并通過組合該圖像數(shù)據(jù)組和對應(yīng)的導航數(shù)據(jù)組以及隨后的傅立葉變換而產(chǎn)生運動校正的融合加權(quán)MRT圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述組合通過逐個像素地在圖像空間中將每個圖像數(shù)據(jù)組與其對應(yīng)的標準化導航數(shù)據(jù)組相乘以及接著相鄰連接所校正的分段來進行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述讀取曲折形地進行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述分段重疊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，所述圖像數(shù)據(jù)組和導航數(shù)據(jù)組大小相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項所述的方法，其特征在于，在相乘之后丟棄重疊區(qū)域中的像素。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，在所述組合之前實施標準相位校正。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其特征在于，在所述組合之前在讀取方向上進行光柵化。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其特征在于，在所述組合之前進行Hanning濾波。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的方法，其特征在于，在所述組合之前進行0填充。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的方法，其中成像序列包括如下步驟-入射90°高頻激勵脈沖，用于激勵檢查對象內(nèi)的自旋，-在該90°高頻激勵脈沖期間同時接通斷層選擇梯度(GS)，-激勵第一融合梯度脈沖，-入射第一180°高頻重聚焦脈沖，-在該第一180°高頻重聚焦脈沖期間接通斷層選擇梯度脈沖，-激勵第二融合梯度脈沖，-接通第一可選讀取梯度脈沖分支，-入射第二180°高頻重聚焦脈沖，-在該第二180°高頻重聚焦脈沖期間接通斷層選擇梯度脈沖，-接通第二可選讀取梯度脈沖分支，-重復(fù)入射第一90°高頻激勵脈沖到接通第二可選讀取梯度脈沖分支的步驟，直到整個k矩陣被掃描為止。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，直接在每個第一讀取梯度脈沖分支之前這樣接通一個相移脈沖以及直接在每個第一讀取梯度脈沖分支之后這樣接通一個重定相脈沖，使得在讀取方向上分別出現(xiàn)相應(yīng)的偏移，從而使每個第一讀取梯度脈沖分支都這樣在kx方向上曲折形地掃描所述k矩陣的部分區(qū)域，即通過第一讀取梯度脈沖分支的全體來掃描整個k矩陣。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，直接在每個第二讀取梯度脈沖分支之前這樣接通一個相移脈沖以及直接在每個第二讀取梯度脈沖分支之后這樣接通一個重定相脈沖，使得在讀取方向上出現(xiàn)恒定偏移，從而幾乎在每個第一讀取梯度脈沖分支的同時，通過每個第二讀取梯度脈沖分支始終在kx方向上曲折形地掃描屬于第一讀取梯度脈沖分支的相應(yīng)部分區(qū)域的、特定于運動的所述k矩陣的中間部分區(qū)域。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項所述的方法，其特征在于，通過在相應(yīng)讀取梯度脈沖分支的每個過零點期間接通相位編碼的短梯度脈沖(GP)來實現(xiàn)對相應(yīng)部分區(qū)域的曲折形掃描。
全文摘要
本發(fā)明總的涉及一種用于在磁共振斷層造影中進行融合加權(quán)成像的多點方法，其中，在讀取方向分段地對k矩陣進行掃描，其中這樣來實現(xiàn)成像序列，即直接在通過借助成像回波讀取一個分段而獲得一個圖像數(shù)據(jù)組之后，幾乎同時通過借助導航回波讀取該k矩陣的中間部分區(qū)域而獲得一個導航數(shù)據(jù)組，并通過組合該圖像數(shù)據(jù)組和對應(yīng)的導航數(shù)據(jù)組以及隨后的傅立葉變換而產(chǎn)生運動校正的融合加權(quán)MRT圖像。
文檔編號G01R33/563GK1683939SQ20051006419
公開日2005年10月19日 申請日期2005年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月13日
發(fā)明者戴維·A·波特 申請人:西門子公司