采用來自先驗(yàn)采集的約束的壓縮感測(cè)mr圖像重建的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于對(duì)置于MR設(shè)備（1）的檢查體積內(nèi)的患者的身體（10）的至少部分進(jìn)行MR成像的方法，所述方法包括以下步驟：-使所述的身體（10）的部分經(jīng)受第一成像序列，以采集第一信號(hào)數(shù)據(jù)集（21）；-使所述身體（10）的部分經(jīng)受第二成像序列，以采集第二信號(hào)數(shù)據(jù)集（23），其中，所述第二成像序列的成像參數(shù)不同于所述第一成像序列的成像參數(shù)；-采用所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)集（21）作為先驗(yàn)信息借助于正則化從所述第二信號(hào)數(shù)據(jù)集（23）重建MR圖像。此外，本發(fā)明涉及一種MR設(shè)備（1）和用于所述MR設(shè)備（1）的計(jì)算機(jī)程序。
【專利說明】采用來自先驗(yàn)采集的約束的壓縮感測(cè)MR圖像重建
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磁共振(MR)成像領(lǐng)域。本發(fā)明涉及一種對(duì)置于MR設(shè)備檢查體積中的患者的身體的至少部分進(jìn)行MR成像方法。本發(fā)明還涉及一種MR設(shè)備和一種運(yùn)行于MR設(shè)備上的計(jì)算機(jī)程序。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，尤其是在醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域中，廣泛使用了 MR成像方法，該方法利用磁場(chǎng)和核自旋之間的相互作用以形成二維或三維圖像，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，通常不是侵入性的。
[0003]根據(jù)一般的MR方法，要檢查的患者身體布置在強(qiáng)的均勻磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的方向同時(shí)定義測(cè)量所基于的坐標(biāo)系的軸(通常為z軸)。磁場(chǎng)根據(jù)磁場(chǎng)強(qiáng)度針對(duì)個(gè)體核自旋產(chǎn)生不同的能級(jí)，可以通過施加定義頻率(所謂的拉莫爾頻率或MR頻率)的變化的電磁場(chǎng)(RF場(chǎng))來激勵(lì)個(gè)體核自旋(自旋共振)。從宏觀角度講，個(gè)體核自旋的分布產(chǎn)生總體磁化，通過施加適當(dāng)頻率的電磁脈沖(RF脈沖)可以使總體磁化偏離平衡狀態(tài)，同時(shí)RF脈沖的磁場(chǎng)垂直于z軸延伸，使得磁化繞z軸進(jìn)行進(jìn)動(dòng)。這種磁化強(qiáng)度運(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°脈沖，自旋從z軸偏斜到橫平面(翻轉(zhuǎn)角90° )。通過MR設(shè)備的RF線圈布置使RF脈沖朝向患者身體輻射。所述RF線圈布置通常圍繞放置患者身體的檢查體積。
[0004]在終止RF脈沖之后，磁化弛豫回初始平衡狀態(tài)，其中，以第一時(shí)間常數(shù)T1 (自旋點(diǎn)陣或縱向弛豫時(shí)間)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時(shí)間常數(shù)T2 (自旋-自旋或橫弛豫時(shí)間)弛豫。可以利用在MR設(shè)備的檢查體積之內(nèi)布置并取向的接收RF天線或線圈來探測(cè)磁化的變化，所述布置和取向使得在垂直于z軸的方向上測(cè)量磁化變化。例如，在施加90°脈沖之后，橫向磁化的衰減伴隨著(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)(失相)的過渡。可以利用重新聚焦脈沖(例如180°脈沖)補(bǔ)償失相。這樣在接收線圈中產(chǎn)生回波信號(hào)(自旋回波)。
[0005]為了在身體中實(shí)現(xiàn)空間分辨率，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RF天線或線圈獲得的信號(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。通過收集若干樣本對(duì)每條線進(jìn)行數(shù)字化。通過傅里葉變換或者其他本身已知的重建技術(shù)將一組k空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為MR圖像。
[0006]成像速度在很多MR成像應(yīng)用中是很重要的。然而，為重建MR圖像的所需的MR信號(hào)數(shù)據(jù)的收集速度在根源上受到物理和生理約束條件的限制。因而，MR成像領(lǐng)域的很多最新發(fā)展都致力于在不降低所重建的MR圖像的質(zhì)量的情況下降低所需的信號(hào)數(shù)據(jù)的量。在很多這樣的發(fā)展當(dāng)中，壓縮感測(cè)(CS)理論具有很大的顯著減少信號(hào)數(shù)據(jù)的潛力。在CS理論中，能夠通過應(yīng)用適當(dāng)?shù)恼齽t化算法由欠采樣的測(cè)量結(jié)果恢復(fù)變換域內(nèi)具有稀疏表示的信號(hào)數(shù)據(jù)集。欠采樣的可能性使得采集時(shí)間顯著降低。作為信號(hào)采樣和重建的數(shù)學(xué)框架，CS規(guī)定了甚至在k空間采樣密度遠(yuǎn)低于尼奎斯特準(zhǔn)則的情況下也能夠準(zhǔn)確地或者至少以高圖像質(zhì)量重建信號(hào)數(shù)據(jù)集的條件，而且還提供了用于這樣的重建的方法。在大多數(shù)現(xiàn)有的基于CS的MR采集和重建方案中，采用基本的CS方案，其僅利用MR信號(hào)數(shù)據(jù)在變換域內(nèi)是稀疏的這一先決條件。例如，M.Lustig等提出了將CS應(yīng)用于快速M(fèi)R成像(M.Lustig 等人:“Sparse MR1: The Application of Compressed Sensing for Rapid MRImaging”，Magnetic Resonance in Medicine, 58，1182-1195，2007)。而且，還已知由于在某些應(yīng)用中可獲得有關(guān)未知MR圖像的額外先驗(yàn)信息，因而將這一先驗(yàn)信息結(jié)合到CS重建中是有利的。
[0007]如上文已經(jīng)提到地，掃描時(shí)間是MR成像中的關(guān)鍵因素。出于這一原因，所采集到的MR圖像的時(shí)間或空間分辨率以及臨床檢查當(dāng)中的掃描次數(shù)經(jīng)常受到限制。由于臨床實(shí)踐當(dāng)中的時(shí)間限制的原因，有時(shí)甚至將需要特別長(zhǎng)的掃描時(shí)間的MR成像掃描從協(xié)議中排除，或者不得不以低分辨率采集信號(hào)數(shù)據(jù)。上文提到的CS技術(shù)已經(jīng)成功地幫助降低單幅MR圖像的重建所需的掃描時(shí)間。然而，在很多實(shí)際情況下，完整的MR檢查所需的時(shí)間仍然超過了時(shí)間限制，其中，所述完整的MR檢查包括為了獲得預(yù)期的診斷信息而實(shí)施的對(duì)幾幅具有不同的對(duì)比度類型的MR圖像的采集和重建。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]從上文容易認(rèn)識(shí)到，需要一種改進(jìn)的MR成像技術(shù)。因此，本發(fā)明的目的在于以進(jìn)一步縮短的采集時(shí)間實(shí)現(xiàn)MR成像。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，公開了一種用于對(duì)置于MR設(shè)備的檢查體積內(nèi)的患者的身體的至少部分進(jìn)行MR成像的方法。所述方法包括如下步驟:
[0010]-使所述身體的部分經(jīng)受第一成像序列，以采集第一信號(hào)數(shù)據(jù)集；
[0011]-使所述身體的部分經(jīng)受第二成像序列，以采集第二信號(hào)數(shù)據(jù)集，其中，所述第二成像序列的成像參數(shù)不同于所述第一成像序列的成像參數(shù)；
[0012]-采用所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)集作為先驗(yàn)信息借助于正則化來從所述第二信號(hào)數(shù)據(jù)集重建MR圖像。
[0013]如上所述，很多臨床MR檢查在協(xié)議內(nèi)包含幾項(xiàng)不同的掃描，產(chǎn)出同一解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的幾幅MR圖像。例如，典型的腦部MR成像期間可以包括T1-和T2-加權(quán)自旋回波成像序列、流體衰減反轉(zhuǎn)一恢復(fù)(FLAIR)序列以及有時(shí)包括的額外T/-加權(quán)梯度回波灌注掃描。在某些情況下，可能在同一檢查內(nèi)額外應(yīng)用擴(kuò)散測(cè)量和對(duì)比度增強(qiáng)T1-加權(quán)梯度回波或自旋回波成像序列，以獲得充分的診斷信息。所有的這些掃描得到了不同的組織對(duì)比度，但是由于它們共享接受檢查的患者的相同的基礎(chǔ)解剖學(xué)結(jié)構(gòu)，因而在所述的不同信號(hào)數(shù)據(jù)集之間存在很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。根據(jù)本發(fā)明，在圖像采集和重建當(dāng)中利用了數(shù)據(jù)冗余度，以改善時(shí)間效率、MR圖像質(zhì)量和最終的診斷價(jià)值。
[0014]在本發(fā)明的意義中，所述第一成像序列和第二成像序列是指臨床MR檢查協(xié)議的不同掃描。因而，所述第一成像序列和第二成像序列的不同成像參數(shù)可能意味著(例如)所述第一和第二信號(hào)數(shù)據(jù)集具有不同的對(duì)比度類型。然而，所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)集和第二信號(hào)數(shù)據(jù)集也可以具有相同的對(duì)比度類型，但是具有不同的空間(或時(shí)間)分辨率。[0015]本發(fā)明的主旨在于利用通過所述第一成像序列和第二成像序列采集的第一信號(hào)數(shù)據(jù)集和第二信號(hào)數(shù)據(jù)集中含有的共同信息。在通過正則化重建MR圖像的步驟中將采用這一互信息，其中，采用所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)集作為先驗(yàn)信息。通過這種方式，即通過以(嚴(yán)重)欠采樣的方式采集所述第一和/或第二信號(hào)數(shù)據(jù)集實(shí)現(xiàn)了可觀的掃描加速。此外，通過將第一信號(hào)數(shù)據(jù)集作為先驗(yàn)信息結(jié)合到圖像重建過程當(dāng)中可以改善圖像質(zhì)量。此外，本發(fā)明能夠在不使掃描時(shí)間超過實(shí)際限制的情況下實(shí)現(xiàn)更高分辨率的掃描。
[0016]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，通過上文提到的壓縮感測(cè)技術(shù)重建MR圖像。CS能夠僅從k空間的小的子集而不是整個(gè)k空間網(wǎng)格準(zhǔn)確地重建MR圖像?？梢圆捎盟龅谝恍盘?hào)數(shù)據(jù)集作為“先驗(yàn)圖像”，以限制所述迭代CS重建過程。例如，可以通過從所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)集導(dǎo)出的稀疏變換域中的支持來約束所述壓縮感測(cè)重建。其能夠?qū)崿F(xiàn)尤為顯著的掃描時(shí)間縮短。正確確定CS方案的適當(dāng)稀疏域中的支持使得能夠?qū)⒈匾男盘?hào)數(shù)據(jù)減少高達(dá)2或3的倍數(shù)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，在第一和/或第二信號(hào)數(shù)據(jù)集的采集過程中應(yīng)用k空間的非笛卡兒采樣。
[0018]所述CS方案要求，由于k空間欠采樣導(dǎo)致的混疊偽影是不相干的。例如，能夠通過對(duì)k空間進(jìn)行非笛卡兒(例如，極坐標(biāo))采樣來獲得這一不相干性。另一方面，非笛卡兒數(shù)據(jù)的重建往往得不到良好的條件設(shè)定，因而即使不采用CS，本發(fā)明的方案也能夠用來通過正則化來改善重建問題的條件設(shè)定。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施例，所述第一和/或第二信號(hào)數(shù)據(jù)集是通過經(jīng)由兩個(gè)或更多RF接收天線的并行成像采集的，其中，通過考慮RF接收天線的空間靈敏度概況來重建MR圖像。這對(duì)應(yīng)于公知的SENSE或SMASH技術(shù)，其中，本發(fā)明的方法所允許應(yīng)用的縮減因數(shù)顯著高于常規(guī)并行成像技術(shù)通?？蓪?shí)現(xiàn)的縮減因數(shù)。因而，與常規(guī)方案相比，本發(fā)明能夠顯著提高成像速度。
[0020]有可能通過以第一信號(hào)數(shù)據(jù)集構(gòu)成參考數(shù)據(jù)集的方式來應(yīng)用本發(fā)明的方法。例如，可以是通過如下方式采集所述參考數(shù)據(jù)集:高分辨率解剖學(xué)掃描采集，完全采樣的或者從欠采樣數(shù)據(jù)充分組合的，或者作為幾次不同掃描的信號(hào)數(shù)據(jù)的組合。例如，可以從參考數(shù)據(jù)集確定所述第二成像序列的可變密度k空間采樣模式。這意味著，能夠從參考數(shù)據(jù)集導(dǎo)出適當(dāng)?shù)腃S設(shè)置的參數(shù)。備選地，能夠由參考數(shù)據(jù)集確定不含有圖像強(qiáng)度的背景圖像區(qū)域。在MR圖像的重建當(dāng)中可以采用這一信息來排除背景圖像區(qū)域。在這一實(shí)施例中，所確定的背景圖像區(qū)域構(gòu)成了本發(fā)明的意義上的先驗(yàn)信息。將借助于正則化的重建限制到背景圖像區(qū)域以外的圖像區(qū)域內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)重建圖像質(zhì)量的改善，并且通過對(duì)k空間的欠采樣進(jìn)一步加快了圖像采集速度。
[0021]本發(fā)明的方法可以還包括在一幅或多幅MR圖像的重建之前對(duì)所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)集和第二信號(hào)數(shù)據(jù)集進(jìn)行圖像配準(zhǔn)和/或運(yùn)動(dòng)校正。例如，所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)集可以是在先前的MR成像期間獲得的高分辨率數(shù)據(jù)集。在這種情況下，可能必須在重建期望的MR圖像之前進(jìn)行圖像配準(zhǔn)或運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，以確保所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)集和第二信號(hào)數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)一致性。或者，可以在不存在任何暫停的情況下執(zhí)行所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)集和第二信號(hào)數(shù)據(jù)集的采集作為一次連續(xù)的掃描。通過這種方式，能夠減少各次掃描之間的運(yùn)動(dòng)。然而，必須提到的是，由于根據(jù)本發(fā)明可通過CS實(shí)現(xiàn)的加速的原因，對(duì)相繼的各個(gè)采集步驟之間的活動(dòng)的敏感度本身也得到了降低。因此，改善了所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)集和第二信號(hào)數(shù)據(jù)集的一致性。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，采用兩個(gè)或更多成像序列來采集兩個(gè)或更多信號(hào)數(shù)據(jù)集，其中，所述兩個(gè)或更多成像序列的成像參數(shù)是不同的。之后，重建兩幅(或更多)MR圖像，其中，采用至少一幅MR圖像的信號(hào)數(shù)據(jù)作為其他一幅或多幅MR圖像的重建的先驗(yàn)信息。例如，這樣做能夠?qū)崿F(xiàn)以欠采樣的方式采集協(xié)議的所有信號(hào)數(shù)據(jù)，以提高成像速度?？梢越柚谡齽t化由這一數(shù)據(jù)重建兩幅或更多MR圖像，其中，所述MR圖像根據(jù)不同的成像參數(shù)具有不同的對(duì)比度類型或分辨率。通過利用從同一對(duì)象采集的不同信號(hào)數(shù)據(jù)集的掃描間相關(guān)性而保持了所有MR圖像的質(zhì)量。
[0023]此夕卜，能夠根據(jù)本發(fā)明的前述方面來實(shí)現(xiàn)掃描間鎖孔技術(shù)(keyholetechnology)，其中，采用一個(gè)信號(hào)數(shù)據(jù)集的k空間數(shù)據(jù)(的至少一部分)作為由其他信號(hào)數(shù)據(jù)集重建MR圖像的先驗(yàn)信息。在所述信號(hào)數(shù)據(jù)集具有不同的對(duì)比度類型的情況下，可以在重建之后由共享信號(hào)數(shù)據(jù)產(chǎn)生混合對(duì)比度圖像。
[0024]根據(jù)本發(fā)明，將由單個(gè)信號(hào)數(shù)據(jù)集進(jìn)行CS重建的范圍擴(kuò)展為在重建過程中采用在協(xié)議內(nèi)采集的幾個(gè)不同的信號(hào)數(shù)據(jù)集作為共同先驗(yàn)信息。上文描述的掃描間鎖孔方案以及通過正則化由非笛卡兒掃描實(shí)現(xiàn)的重建均包含在協(xié)議中采用不同信號(hào)數(shù)據(jù)集的共同信息的原理當(dāng)中。
[0025]有很多不同的適合本發(fā)明的原理的重建方法。例如,在SENSE重建當(dāng)中，可以采用作為SENSE參考掃描采集的低分辨率圖像作為正則化SENSE重建中的先驗(yàn)信息。
[0026]可以利用一種MR設(shè)備執(zhí)行迄今為止描述的本發(fā)明的方法，該MR設(shè)備包括:用于在檢查體積之內(nèi)生成均勻穩(wěn)定磁場(chǎng)的至少一個(gè)主磁體線圈,用于在檢查體積之內(nèi)不同空間方向上生成切換的磁場(chǎng)梯度的若干梯度線圈，在檢查體積之內(nèi)生成RF脈沖并從置于檢查體積中的患者身體接收MR信號(hào)的至少一個(gè)RF線圈，用于控制RF脈沖和切換的磁場(chǎng)梯度的時(shí)間相繼性的控制單元，重建單元，以及可視化單元。優(yōu)選通過對(duì)所述MR設(shè)備的所述重建單元、可視化單元和/或控制單元進(jìn)行的相應(yīng)的編程來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法。
[0027]可以在當(dāng)前臨床使用的大多數(shù)MR設(shè)備中有利地執(zhí)行本發(fā)明的方法。出于此目的，僅需要利用控制MR設(shè)備的計(jì)算機(jī)程序，使其執(zhí)行本發(fā)明的上述方法步驟。計(jì)算機(jī)程序可以存在于數(shù)據(jù)載體上或存在于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中，以便被下載供安裝在MR設(shè)備的控制單元中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]附圖公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。不過要理解，附圖僅僅是為了例示的目的，并且不限制本發(fā)明的限度。在附圖中:
[0029]圖1圖示了用于執(zhí)行本發(fā)明方法的MR設(shè)備；
[0030]圖2圖示了本發(fā)明的第一實(shí)施例的圖像采集和重建方案；
[0031]圖3圖示了本發(fā)明的第二實(shí)施例的圖像采集和重建方案。
【具體實(shí)施方式】
[0032]參考圖1，示出了 MR設(shè)備I。該設(shè)備包括超導(dǎo)或常導(dǎo)主磁體線圈2，使得沿著通過檢查體積的z軸生成基本均勻、時(shí)間上恒定的主磁場(chǎng)。[0033]磁共振生成和操縱系統(tǒng)施加一系列RF脈沖和切換的磁場(chǎng)梯度，以反轉(zhuǎn)或激勵(lì)核磁自旋、誘發(fā)磁共振、對(duì)磁共振重新聚焦、操縱磁共振、對(duì)磁共振進(jìn)行空間和其他編碼、使自旋飽和等，以執(zhí)行MR成像。
[0034]更具體而言，梯度脈沖放大器3沿著檢查體積的x、y和z軸全身梯度線圈4、5和6中選定的一些施加電流脈沖。數(shù)字RF射頻發(fā)射器7經(jīng)由發(fā)送/接收開關(guān)8向全身體積RF天線9發(fā)射RF脈沖或脈沖包，以向檢查體積中發(fā)射RF脈沖。典型的MR成像序列由一組短時(shí)間的RF脈沖序列構(gòu)成，它們彼此結(jié)合在一起，任何施加的磁場(chǎng)梯度實(shí)現(xiàn)核磁共振的選定操縱。RF脈沖用于飽和、激勵(lì)共振、反轉(zhuǎn)磁化、對(duì)共振重新聚焦或操縱共振并選擇定位于檢查體積中的身體10的部分。MR信號(hào)還由全身體積RF線圈9拾取。
[0035]為了生成身體10有限區(qū)域的MR圖像，鄰接選定成像的區(qū)域放置一組本地陣列RF線圈11、12和13。可以將陣列線圈11、12、13用于并行成像，以接收身體線圈RF發(fā)射所誘發(fā)的MR信號(hào)。
[0036]所得的MR信號(hào)被全身體積RF天線9和/或RF線圈11、12和13的陣列拾取并被接收器14解調(diào)，接收器14優(yōu)選地包括前置放大器(未示出)。接收器14經(jīng)由發(fā)送/接收開關(guān)8連接到RF線圈9、11、12和13。
[0037]主計(jì)算機(jī)15控制梯度脈沖放大器3和發(fā)射器7以生成多種MR成像序列中的任一種，例如回波平面成像(EPI)、回波體積成像、梯度和自旋回波成像、快速自旋回波成像等。對(duì)于選定的序列，接收器14在每個(gè)RF激勵(lì)脈沖之后快速連續(xù)地接收單個(gè)或多個(gè)MR數(shù)據(jù)線。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)16對(duì)接收到的信號(hào)執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將每個(gè)MR數(shù)據(jù)線轉(zhuǎn)換成適于進(jìn)一步處理的數(shù)字格式。在現(xiàn)代MR設(shè)備中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)16是專用于采集原始圖像數(shù)據(jù)的獨(dú)立計(jì)算機(jī)。
[0038]最終，由應(yīng)用適當(dāng)?shù)闹亟ㄋ惴ǖ闹亟ㄌ幚砥?7將所述數(shù)字原始圖像數(shù)據(jù)重建成圖像表示。MR圖像可以表示通過患者的平面切片、平行平面切片的陣列、三維體積等。然后在圖像存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)圖像，可以經(jīng)由例如視頻監(jiān)視器18訪問圖像存儲(chǔ)器，以將所述圖像表示的切片、投影或其他部分轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)挠糜诳梢暬母袷剑曨l監(jiān)視器18提供了所得MR圖像的人可讀顯示。
[0039]將繼續(xù)參考圖1并進(jìn)一步參考圖2和圖3說明本發(fā)明的成像方案的不同實(shí)施例。
[0040]在圖2的方框圖中圖示了本發(fā)明的第一實(shí)施例。對(duì)身體10實(shí)施第一成像序列，以采集第一信號(hào)數(shù)據(jù)集21。例如，所述第一成像序列可以是T1加權(quán)自旋回波序列。所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)集21對(duì)應(yīng)于充分采樣的高分辨率MR圖像。在根據(jù)本發(fā)明的CS設(shè)置中，所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)集21將被用作作為先驗(yàn)信息的參考數(shù)據(jù)集。采用所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)集21確定諸如k空間采樣密度以及CS中的加速因子的上限的采集參數(shù)。主要通過幾何結(jié)構(gòu)而非對(duì)比度來確定k空間中的信號(hào)分布。因此，能夠采用第一信號(hào)數(shù)據(jù)集21來估計(jì)所述k空間分布，其將允許為接下來的信號(hào)采集步驟確定自適應(yīng)可變密度k空間采樣模式。此外，可以采用作為參考數(shù)據(jù)集的第一信號(hào)數(shù)據(jù)集21估計(jì)信號(hào)稀疏性，在CS設(shè)置中，信號(hào)稀疏性對(duì)于確定必須在接下來的步驟中采集的樣本的數(shù)量是很重要的。此外，采用受到充分采樣的第一信號(hào)數(shù)據(jù)集21確定在接下來的欠采樣或低分辨率第二信號(hào)數(shù)據(jù)集的CS重建中采用的幾個(gè)約束。可以通過不同的方式將第一信號(hào)數(shù)據(jù)集21中含有的參考信息用于MR圖像重建:在非常簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方式當(dāng)中，如圖2所示，采用第一信號(hào)數(shù)據(jù)集21定義背景數(shù)據(jù)集22，其將作為將不含有圖像強(qiáng)度的背景圖像區(qū)域與其他圖像區(qū)域區(qū)分開的二元掩碼。在接下來的重建步驟中排除背景數(shù)據(jù)集22中指示的背景像素降低了未知數(shù)的數(shù)量。通過這種方式改進(jìn)了對(duì)重建問題的條件設(shè)定，并且提高了成像速度和MR圖像質(zhì)量。也可以采用作為參考數(shù)據(jù)集的第一信號(hào)數(shù)據(jù)集21來估計(jì)稀疏變換域內(nèi)的信號(hào)支持，以改善CS重建。通過這種方式，從第一信號(hào)數(shù)據(jù)集21導(dǎo)出對(duì)所述CS重建的支持。此外，能夠采用所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)集21的對(duì)比度信息作為約束，從而采用類似的對(duì)比度重建接下來的欠采樣的第二信號(hào)數(shù)據(jù)集。通過實(shí)施第二成像序列來采集第二信號(hào)數(shù)據(jù)集23。第二信號(hào)數(shù)據(jù)集23具有與第一信號(hào)數(shù)據(jù)集不同的對(duì)比度類型。例如，用于采集第二信號(hào)數(shù)據(jù)集23的第二成像序列是T2加權(quán)自旋回波序列。通過CS正則化算法由欠采樣的第二信號(hào)數(shù)據(jù)集23重建MR圖像24，其中，采用第一信號(hào)數(shù)據(jù)集21 (即，上文提到的從第一信號(hào)數(shù)據(jù)集21導(dǎo)出的信息)作為先驗(yàn)信息。具體而言，采用背景掩碼22作為欠采樣的第二信號(hào)數(shù)據(jù)集23的CS重建中的約束。
[0041]在圖3所示的實(shí)施例中，采集T1加權(quán)第一信號(hào)數(shù)據(jù)集21、T2加權(quán)第二信號(hào)數(shù)據(jù)集22和作為第三信號(hào)數(shù)據(jù)集31的FLAIR圖像。采用隨機(jī)欠采樣采集所述第一、第二和第三信號(hào)數(shù)據(jù)集21、22和31。從所述第一、第二和第三信號(hào)數(shù)據(jù)集21、22和31導(dǎo)出信號(hào)支持32。支持32反映了 CS設(shè)置的稀疏變換域內(nèi)的估計(jì)信號(hào)支持。將信號(hào)支持32用作MR圖像24、33和34的同時(shí)CS重建中的約束。MR圖像24、33和34具有高質(zhì)量，并且未表現(xiàn)出任何欠采樣偽影。
[0042]如本發(fā)明的上述實(shí)施例所示，對(duì)第一、第二 (和第三)信號(hào)數(shù)據(jù)集21、22 (和23)中含有的冗余空間和對(duì)比度信息的利用能夠在降低k空間采樣密度的同時(shí)顯著加快例行臨床掃描。通過這種方式能夠提高患者吞吐量，并因而提高患者舒適度和成本效率?；蛘?，能夠?qū)⒐?jié)約的檢查時(shí)間用到額外的功能MR檢查上，以提高診斷價(jià)值。
【權(quán)利要求】
1.一種用于對(duì)置于MR設(shè)備(I)的檢查體積內(nèi)的患者的身體(10)的至少部分進(jìn)行MR成像的方法，所述方法包括以下步驟: -使所述身體(10)的所述部分經(jīng)受第一成像序列，以采集第一信號(hào)數(shù)據(jù)集(21)； -使所述身體(10)的所述部分經(jīng)受第二成像序列，以采集第二信號(hào)數(shù)據(jù)集(23)，其中，所述第二成像序列的成像參數(shù)不同于所述第一成像序列的成像參數(shù)，并且其中，所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)集(21)和/或所述第二信號(hào)數(shù)據(jù)集(23)是欠采樣的； -通過壓縮感測(cè)從所述第二信號(hào)數(shù)據(jù)集(23)重建MR圖像(24)，并且其中，通過支持(22，32)來約束所述壓縮感測(cè)重建，所述支持(22，32)是從所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)集(21)導(dǎo)出的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二成像序列的所述成像參數(shù)以如下的方式不同于所述第一成像序列的所述成像參數(shù):使得所述第二信號(hào)數(shù)據(jù)集(23)與所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)集(21)具有不同的對(duì)比度類型或不同的分辨率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述第一成像序列和所述第二成像序列從包括以下項(xiàng)的組中選擇: T1加權(quán)自旋回波、T2加權(quán)自旋回波、流體-衰減反轉(zhuǎn)-恢復(fù)、T1加權(quán)梯度回波、T2*加權(quán)梯度回波、對(duì)比度增強(qiáng)T1加權(quán)梯度回波、對(duì)比度增強(qiáng)T1加權(quán)自旋回波、擴(kuò)散加權(quán)自旋回波。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，從所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)集(21)確定稀疏域中的圖像支持(32)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述任一項(xiàng)的方法，其中，在所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)集(21)和/或所述第二信號(hào)數(shù)據(jù)集(23)的采集期間應(yīng)用k空間的非笛卡兒采樣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其中，經(jīng)由兩個(gè)或更多RF接收天線(11，12，13)通過并行成像來采集所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)集(21)和/或所述第二信號(hào)數(shù)據(jù)集(23)，其中，通過考慮所述RF接收天線(11，12，13)的空間靈敏度概況來重建所述MR圖像(24)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，從所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)集(21)確定所述第二成像序列的可變密度k空間采樣模式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-17中任一項(xiàng)所述的方法，其中，從所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)集(21)確定不含有圖像強(qiáng)度的背景圖像區(qū)域，并且其中，采用所確定的背景圖像區(qū)域作為所述MR圖像(24)的所述重建中的約束。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，還包括在所述MR圖像(24)的重建之前對(duì)所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)集(21)和所述第二信號(hào)數(shù)據(jù)集(23)進(jìn)行圖像配準(zhǔn)和/或運(yùn)動(dòng)校正。
10.一種用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1-9中所述的方法的MR設(shè)備，所述MR設(shè)備(I)包括:用于在檢查體積內(nèi)生成均勻、穩(wěn)定的磁場(chǎng)的至少一個(gè)主磁體線圈(2)，用于在所述檢查體積內(nèi)沿不同的空間方向生成切換的磁場(chǎng)梯度的若干梯度線圈(4，5，6)，用于在所述檢查體積內(nèi)生成RF脈沖和/或用于接收來自置于所述檢查體積內(nèi)的患者的身體(10)的MR信號(hào)的至少一個(gè)RF線圈(9)，用于控制RF脈沖和切換的磁場(chǎng)梯度的時(shí)間相繼性的控制單元(15)，重建單元(17)，以及可視化單元(18)，其中，所述MR設(shè)備(I)被布置為執(zhí)行以下步驟: -使所述身體(10)的所述部分經(jīng)受包括RF脈沖和切換的磁場(chǎng)梯度的第一成像序列，以采集第一信號(hào)數(shù)據(jù)集(21); -使所述身體(10)的所述部分經(jīng)受包括RF脈沖和切換的磁場(chǎng)梯度的第二成像序列，以采集第二信號(hào)數(shù)據(jù)集(23)，其中，所述第二成像序列的成像參數(shù)不同于所述第一成像序列的成像參數(shù)，其中，所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)集(21)和/或所述第二信號(hào)數(shù)據(jù)集(23)是欠采樣的； -通過壓縮感測(cè)從所述第二信號(hào)數(shù)據(jù)集(23 )重建MR圖像(24)，并且其中，通過從支持(22，32)來約束所述壓縮感測(cè)重建，所述支持(22，23)是從所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)集(21)導(dǎo)出的。
11.一種用于在MR設(shè)備(I)上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序包括指令，所述指令用于: -生成第一成像序列以采集第一信號(hào)數(shù)據(jù)集(21)； -生成第二成像序列以采集第二信號(hào)數(shù)據(jù)集(23)，其中，所述第二成像序列的成像參數(shù)不同于所述第一成像序列的成像參數(shù)，并且所述第一二信號(hào)數(shù)據(jù)集(21)和/或所述第二信號(hào)數(shù)據(jù)集(23)是欠采樣的； -通過 壓縮感測(cè)從所述第二信號(hào)數(shù)據(jù)集(23)重建MR圖像(24)，并且其中，通過支持(22，32)來約束所述壓縮感測(cè)重建，所述支持(22，32)是從所述第一信號(hào)數(shù)據(jù)集(21)導(dǎo)出的。
【文檔編號(hào)】G01R33/56GK103477238SQ201280016067
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月24日
【發(fā)明者】M·I·多內(nèi)瓦, S·雷梅爾, P·博爾納特, P·馬祖爾凱維特茲, J·塞內(nèi)加, J·庫(kù)普, K·內(nèi)爾克 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司