專利名稱：磁共振成像中的回顧運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及磁共振成像(MRI)中的回顧運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，并且更具體而言，涉及 MRI中經(jīng)改進(jìn)的回顧運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，以便提供運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和靜止目標(biāo)兩者的更清晰圖像。
背景技術(shù)：
在常規(guī)MR成像方法的情況下，待檢查的目標(biāo)面積(即“樣品”)置于恒定磁場(chǎng)Btl 中，并經(jīng)受至少一種具有選定頻率的電磁高頻脈沖(HF-脈沖)序列以及具有在不同空間方 向上的磁場(chǎng)梯度的并發(fā)脈沖，使得HF-激勵(lì)引起發(fā)生被檢測(cè)為MR-信號(hào)的回波并提供涉及 樣品性質(zhì)的信息。MRI往往是人體內(nèi)軟組織疾病的非侵入式診斷選擇的方法，并且在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有 廣泛的應(yīng)用?？焖偬荻燃夹g(shù)已經(jīng)使高分辨率3D成像成為可能。然而，高分辨率的MRI主要 受到諸如呼吸或顯著的患者運(yùn)動(dòng)的生理運(yùn)動(dòng)的阻礙。近年來，彌散加權(quán)MR-成像已經(jīng)變得更加重要。通過具體選擇MR-序列的類型以 及在序列中HF-脈沖和梯度脈沖的幅度和時(shí)間關(guān)系，確保所生成的MR-信號(hào)或回波的強(qiáng)度 相當(dāng)大地依賴于分別確定、選定的樣品特征是可能的。因此，可能生成由相關(guān)特征對(duì)其對(duì)比 度進(jìn)行“加權(quán)”后的圖像。對(duì)于腹部MR-成像，圖像受到呼吸運(yùn)動(dòng)的影響。諸如彌散加權(quán)MR-成像的某些MRI 技術(shù)在單信號(hào)測(cè)量中具有非常低的信噪比(SNR)。結(jié)果，通常關(guān)于單層位置執(zhí)行多次測(cè)量， 以便生成低SNR的測(cè)量值，并且隨后對(duì)這些測(cè)量值進(jìn)行平均從而創(chuàng)建單幅高SNR圖像。然 而，這種類型的平均操作造成運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的模糊，這是因?yàn)槿绻麤]有使用同步方法的話，每次 測(cè)量是在呼吸運(yùn)動(dòng)的不同定時(shí)執(zhí)行的(即對(duì)于每次單次測(cè)量，掃描位置發(fā)生了偏移)。呼吸觸發(fā)是一種此類同步方法，其用于確保在呼吸運(yùn)動(dòng)的相同定時(shí)執(zhí)行每次測(cè) 量。結(jié)果，在運(yùn)動(dòng)目標(biāo)處于相同位置時(shí)執(zhí)行每次測(cè)量，并且這能夠避免由于運(yùn)動(dòng)引起的模 糊。然而，這種技術(shù)具有兩個(gè)與之相關(guān)的問題。一個(gè)是限制了圖像采集的定時(shí)，這由于在 執(zhí)行每次測(cè)量之前和之后需要等待時(shí)間，以等待運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在運(yùn)動(dòng)循環(huán)中回到完全相同的位 置。這會(huì)將總掃描時(shí)間延長(zhǎng)兩倍或三倍。另一問題是患者呼吸行為的改變會(huì)引起掃描失敗。 進(jìn)行MRI掃描的患者可能在檢查期間入睡。這使他們的呼吸非常淺，從而使得MR掃描儀連 續(xù)未能從呼吸運(yùn)動(dòng)檢測(cè)設(shè)備的信號(hào)中捕獲到觸發(fā)信號(hào)(trigger)。導(dǎo)航回波是另一種運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)，其在數(shù)據(jù)采集之前檢測(cè)運(yùn)動(dòng)并相應(yīng)地調(diào)整數(shù)據(jù) 采集。導(dǎo)航技術(shù)使用圖像空間導(dǎo)航回波以檢測(cè)在圖像數(shù)據(jù)采集期間的運(yùn)動(dòng)。生理運(yùn)動(dòng)引 起導(dǎo)航回波中的全身位移并導(dǎo)致圖像空間導(dǎo)航回波相對(duì)于圖像空間參考導(dǎo)航回波的偏移。 從導(dǎo)航回波中提取運(yùn)動(dòng)信息的精度對(duì)于導(dǎo)航技術(shù)的有效性而言至關(guān)重要，并且在公布號(hào)為 US2003/0117136A1的美國(US)專利申請(qǐng)中描述了一種此類技術(shù)。有效地，在所有的導(dǎo)航回 波技術(shù)中，在針對(duì)每次測(cè)量的成像掃描之前測(cè)量運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位移，并且基于所測(cè)得的位移 移動(dòng)成像位置。結(jié)果，在多次測(cè)量期間對(duì)目標(biāo)的相同位置進(jìn)行成像，并且這避免了由于運(yùn)動(dòng) 引起的模糊。與上述呼吸觸發(fā)技術(shù)形成鮮明對(duì)比的是，導(dǎo)航回波技術(shù)不需要等待時(shí)間以同步成像定時(shí)和呼吸運(yùn)動(dòng)。因此，總掃描時(shí)間往往比呼吸觸發(fā)方法更短。然而，當(dāng)成像區(qū)域包含靜止目標(biāo)和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)兩者時(shí)(例如，肝和脊柱)，提出了關(guān) 于導(dǎo)航回波技術(shù)的一個(gè)問題。如果導(dǎo)航回波方法應(yīng)用于聚焦在運(yùn)動(dòng)目標(biāo)上的圖像，靜止目 標(biāo)將被模糊。另一方面，對(duì)于諸如腫瘤篩查的檢查，運(yùn)動(dòng)器官和靜止目標(biāo)兩者應(yīng)當(dāng)具有相似 的圖像質(zhì)量。在那種情況下，MR用戶必須執(zhí)行兩次掃描，一次利用導(dǎo)航回波，一次不利用導(dǎo) 航回波，這必然延長(zhǎng)總掃描時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目標(biāo)是至少緩解上述問題，并提供用于磁共振成像中的回顧運(yùn)動(dòng) 補(bǔ)償?shù)慕?jīng)改進(jìn)的系統(tǒng)和方法，從而能夠生成在成像區(qū)域中的靜止目標(biāo)和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)兩者的清 晰圖像。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種磁共振成像裝置，其包括磁共振掃描儀和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)， 該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括用于采集關(guān)于成像區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)集的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器件， 所述圖像數(shù)據(jù)集包括每次關(guān)于一層或多層平面的多次采集，該裝置還包括用于基于逐層對(duì) 所述多次采集進(jìn)行平均以生成所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的單個(gè)、平均圖像集的器件，用于從所有所述 采集中計(jì)算所有所述層平面的實(shí)際掃描位置的器件，用于對(duì)所選定的層平面集進(jìn)行平均以 生成所述成像區(qū)域內(nèi)的靜止目標(biāo)的單個(gè)、平均圖像集的器件。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)圖像質(zhì)量的 改進(jìn)，其中，降低了運(yùn)動(dòng)偽影。顯然，獲得了運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)以及靜止結(jié)構(gòu)兩者好的圖像質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器件包括導(dǎo)航回波器件。本發(fā)明還涉及在權(quán)利要求4或權(quán)利要求5中指定的計(jì)算機(jī)程序。本發(fā)明還涉及如 權(quán)利要求6所述的磁共振成像方法。該計(jì)算機(jī)程序能夠在如CD-rom或USB記憶棒的載體 上提供，或者從諸如因特網(wǎng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上提供。當(dāng)將該計(jì)算機(jī)程序安裝或加載到磁共振成 像裝置的計(jì)算機(jī)或處理器中后，那么磁共振成像裝置能夠執(zhí)行本發(fā)明。本發(fā)明的這些方面以及其他方面將從本文所描述的實(shí)施例中顯而易見并且將參 考本文所述實(shí)施例加以闡述。


現(xiàn)在僅以實(shí)例的方式并參考相應(yīng)的附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中附圖中的圖1示出了本發(fā)明的常規(guī)磁共振成像裝置；附圖中的圖2和圖5根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，示意性地圖示說明了 3-層5-采 集掃描和相應(yīng)方法的流程圖；圖3示出了對(duì)來自N(在這種情況下，N = 5)次采集的(SNR相對(duì)低的)圖像數(shù)據(jù) 進(jìn)行平均以針對(duì)每層提供單幅(高SNR)經(jīng)平均的圖像；以及圖4圖示說明了對(duì)于所有采集相對(duì)于所有掃描位置的靜止目標(biāo)，實(shí)際掃描位置是 密集和隨機(jī)分布的。
具體實(shí)施例方式參考附圖中的圖1，常規(guī)磁共振成像裝置100包括計(jì)算機(jī)102、磁體系統(tǒng)104、數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)106和顯示器108。磁體系統(tǒng)104、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)106和顯示器108在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的，并且本文將不再對(duì)其進(jìn)一步詳盡描述。一般而言，計(jì)算機(jī)102經(jīng)由放大器(未示 出)控制磁體系統(tǒng)104中的梯度和RF磁體或線圈(未示出)。計(jì)算機(jī)還控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 106、處理所采集的數(shù)據(jù)并將圖像輸出到顯示器108。現(xiàn)在參考附圖中的圖2和圖5，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，示意性地圖示說明 3-層5-采集掃描并示出相應(yīng)方法的流程圖。參考標(biāo)號(hào)10表示掃描平面，并且參考標(biāo)號(hào)12 表示運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。因此，對(duì)于每次采集，測(cè)量目標(biāo)12的3-層圖像(步驟1)?？梢砸姷侥繕?biāo) 12上、下運(yùn)動(dòng)使得5次掃描中每次的目標(biāo)位置不相同。通過使用常規(guī)的導(dǎo)航回波技術(shù)，實(shí)時(shí) 追蹤圖像位置，這樣對(duì)于每次采集而言掃描平面10相對(duì)于目標(biāo)12(的位置)是相同的。相 反地，掃描平面相對(duì)于成像區(qū)域內(nèi)的靜止目標(biāo)將總處于不同的位置，所以實(shí)際掃描平面將 相對(duì)于靜止目標(biāo)(這在圖1中示意性地圖示說明了并由參考標(biāo)號(hào)14表示)隨機(jī)散布。因 此，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，存儲(chǔ)代表所測(cè)得的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)12的運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)(在這種情 況下，例如，隔膜位移數(shù)據(jù))(步驟2)并且該存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可以在之后用于計(jì)算靜止目標(biāo)的實(shí) 際掃描平面位置。當(dāng)掃描已經(jīng)完成后，以常規(guī)方式重構(gòu)所采集的數(shù)據(jù)。如附圖中圖3的示意性圖示 說明，對(duì)來自N(在這種情況下，N= 5)次采集的(SNR相對(duì)低的)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行平均以針 對(duì)每層10提供單幅(高SNR)經(jīng)平均的圖像(步驟3)。該平均導(dǎo)致關(guān)于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)12的高 的圖像質(zhì)量，因?yàn)閷?duì)于靜止目標(biāo)，每次采集的層位置發(fā)生了改變。在圖2中，這對(duì)于單層平 面而圖示說明(并且由參考標(biāo)號(hào)14表示)。對(duì)于真實(shí)臨床應(yīng)用而言，常規(guī)層間隔是5mm，并 且呼吸運(yùn)動(dòng)的范圍是20-30mm。所以成像區(qū)域內(nèi)與層厚度一樣小的小靜止結(jié)構(gòu)(諸如圖3 中圖示說明的三角形16)將使用不包含那種結(jié)構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，并且，結(jié)果，在圖像 中該小結(jié)構(gòu)將顯得模糊，并且將降低其對(duì)比度。因此，通過使用常規(guī)導(dǎo)航回波補(bǔ)償技術(shù)，最 終的圖像將聚焦于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，而失焦靜止目標(biāo)。因此，根據(jù)本發(fā)明的這種示例性實(shí)施例，隨后利用相同的圖像數(shù)據(jù)集執(zhí)行“歸類平 均”過程。通過添加原始掃描位置和所測(cè)得的隔膜位移來計(jì)算每幅所采集的圖像的位置(步 驟4)。如附圖中圖4的圖示說明，對(duì)于所有采集相對(duì)于所有掃描位置的靜止目標(biāo)，實(shí)際掃描 位置是密集和隨機(jī)分布的，因?yàn)槊繉拥奈恢梅秶?即隔膜位移的范圍)比相鄰層之間的層 間隔更寬。如果需要對(duì)成像區(qū)域內(nèi)的靜止目標(biāo)生成更銳化的圖像，例如，圖3中圖示說明的 三角形16，可以從最靠近該目標(biāo)的位置選擇(步驟5)圖像數(shù)據(jù)(從所有層和所有采集中)， 并隨后對(duì)其進(jìn)行平均。換言之，根據(jù)實(shí)際層位置歸類圖像數(shù)據(jù)并選擇N(在圖示的實(shí)例中為 5)層最靠近靶位置的圖像數(shù)據(jù)，并隨后對(duì)其進(jìn)行平均，與利用常規(guī)平均技術(shù)相比，能夠生成 靜止目標(biāo)的更銳化的圖像。最終的圖像將聚焦于靜止目標(biāo)，而失焦運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。因此，利用上述方法，可以從單個(gè)呼吸導(dǎo)航圖像集中獲得兩個(gè)圖像集，一個(gè)用于聚 焦于靜止目標(biāo)而另一個(gè)用于聚焦于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。圖像采集過程與常規(guī)呼吸導(dǎo)航回波技術(shù)完全 相同。因此，相對(duì)于常規(guī)呼吸導(dǎo)航回波技術(shù)，使用本發(fā)明的方法的掃描時(shí)間保持不變，并且 避免了在上述呼吸觸發(fā)技術(shù)期間可能發(fā)生的掃描失敗。另一方面，可能通過本發(fā)明的方法 從單個(gè)導(dǎo)航回波掃描圖像數(shù)據(jù)集中獲得成像區(qū)域內(nèi)的靜止目標(biāo)和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)兩者的銳化圖 像，而無需相對(duì)于常規(guī)方法延長(zhǎng)任何掃描時(shí)間。應(yīng)當(dāng)指出的是，以上所提及的實(shí)施例圖示說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明，并且本領(lǐng) 域的技術(shù)人員將能夠設(shè)計(jì)許多備選實(shí)施例，而不偏離由所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的范
5圍。在權(quán)利要求書中，括號(hào)中的任何參考標(biāo)號(hào)不應(yīng)解釋為限制權(quán)利要求。詞語“包括”和 “包含”等不排除任何權(quán)利要求或整個(gè)說明書中所列舉的元素或步驟之外的元素或步驟的 存在。元素的單數(shù)引用不排除多個(gè)此類元素的引用，并且反之亦然。本發(fā)明可以通過包括 幾種不同元素的硬件的方式實(shí)施，以及通過適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)實(shí)施。在列舉了幾種器件的 設(shè)備權(quán)利要求中，這些器件中的幾個(gè)可具體化為硬件中一個(gè)或相同項(xiàng)。起碼的事實(shí)是，在互 不相同的從屬權(quán)利要求中記載的某些措施并不表示這些措施的組合不能夠用于獲得優(yōu)勢(shì)。
權(quán)利要求
1.一種包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的磁共振成像裝置，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括用于關(guān)于成像區(qū) 域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)采集圖像數(shù)據(jù)集的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器件，所述圖像數(shù)據(jù)集包括每次關(guān)于一層或多 層平面的多次采集，所述裝置還包括用于基于逐層對(duì)所述多次采集進(jìn)行平均以生成所述運(yùn) 動(dòng)目標(biāo)的單個(gè)、平均圖像集的器件，用于根據(jù)所有所述采集計(jì)算所有所述層平面的實(shí)際掃 描位置的器件，用于對(duì)選定的一組層平面進(jìn)行平均以生成所述成像區(qū)域內(nèi)的靜止目標(biāo)的單 個(gè)、平均圖像集的器件。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器件包括導(dǎo)航回波器件。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括用于存儲(chǔ)所述圖像數(shù)據(jù)集以及由所述運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器 件測(cè)得的目標(biāo)位移的存儲(chǔ)器件。
4.一種用于磁共振成像裝置的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序包括被配置為接收關(guān)于成 像區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償圖像數(shù)據(jù)集的軟件，所述圖像數(shù)據(jù)集包括每次關(guān)于一層或 多層平面的多次采集，所述計(jì)算機(jī)程序基于逐層對(duì)所述多次采集進(jìn)行平均以生成所述運(yùn)動(dòng) 目標(biāo)的單個(gè)、經(jīng)平均的圖像數(shù)據(jù)集，根據(jù)所有所述采集計(jì)算所有所述層平面的實(shí)際掃描運(yùn) 動(dòng)，并對(duì)選定的一組層平面進(jìn)行平均以生成所述成像區(qū)域內(nèi)的靜止目標(biāo)的單個(gè)、經(jīng)平均的 圖像數(shù)據(jù)集。
5.一種用于磁共振成像裝置的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序包括被配置為接收運(yùn)動(dòng) 補(bǔ)償圖像數(shù)據(jù)集的軟件，所述運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償圖像數(shù)據(jù)集包括每次關(guān)于一層或多層平面的多次采 集，所述計(jì)算機(jī)程序根據(jù)所有所述采集計(jì)算所有所述層平面的實(shí)際掃描位置，并對(duì)選定的 一組層平面進(jìn)行平均以生成所述成像區(qū)域內(nèi)的靜止目標(biāo)的單個(gè)、經(jīng)平均的圖像集。
6.一種磁共振成像方法，包括采集關(guān)于成像區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償圖像數(shù)據(jù) 集，所述圖像數(shù)據(jù)集包括每次關(guān)于一層或多層平面的多次采集，所述方法還包括基于逐層 對(duì)所述多次采集進(jìn)行平均以生成所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的單個(gè)、經(jīng)平均的圖像集，根據(jù)所有所述采 集計(jì)算所有所述層平面的實(shí)際掃描位置，對(duì)選定的一組層平面進(jìn)行平均以生成所述成像區(qū) 域內(nèi)的靜止目標(biāo)的單個(gè)、經(jīng)平均的圖像集。
全文摘要
一種磁共振成像裝置，包括具有用于采集關(guān)于成像區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)集的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器件的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述圖像數(shù)據(jù)集包括每次關(guān)于一層或多層平面的多次采集。此外，還有用于基于逐層對(duì)所述多次采集進(jìn)行平均以生成所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的單個(gè)、平均圖像集的器件。還有提供用于從所有所述采集中計(jì)算所有所述層平面的所述實(shí)際掃描位置的器件，用于對(duì)所選定的層平面集進(jìn)行平均以生成所述成像區(qū)域內(nèi)的單個(gè)、平均圖像集的器件。所述平均導(dǎo)致關(guān)于所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)(12)的高的圖像質(zhì)量，因?yàn)閷?duì)于所述靜止目標(biāo)，每次采集的層位置發(fā)生了改變。
文檔編號(hào)G01R33/565GK102007422SQ200980113384
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2009年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月18日
發(fā)明者T·荻野 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司