本發(fā)明涉及包括回波平面成像(EPI)采集序列的磁共振成像方法。
背景技術(shù)：
：從M.H.Buoncore和D.C.Zhu在論文“Image-basedghostcorrectionforinterleavedEPI”(MRM45，2001年，第96-108頁)中獲知磁共振信號的EPI采集。已知的磁共振成像方法解決了一般根據(jù)讀取方向(x)和相位編碼方向(y)在EPI序列中的相位失真引起偽影的問題。僅使用從左到右或從右到左的k空間線(用零替代丟失線)來重建圖像。根據(jù)迭代解法發(fā)現(xiàn)在每個(x,y)位置處的最優(yōu)相位失真。另外，國際申請WO2012/047771公開了一種磁共振成像方法，其中，根據(jù)在多次EPI拍攝中采集的數(shù)據(jù)形成混疊圖像。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種需要較不麻煩的計算來校正偽影的具有EPI采集的磁共振成像方法。該目的通過本發(fā)明的磁共振成像方法來實現(xiàn)，所述方法包括：-回聲平面成像(EPI)采集序列，其包括針對磁共振信號對k空間進行采樣以收集：-根據(jù)沿著k空間中正貫穿方向掃描的在k空間中的線重建的ltr數(shù)據(jù)集(mltr)，以及-根據(jù)沿著k空間中負(fù)貫穿方向掃描的在k空間中的線重建的rtl數(shù)據(jù)集(mrtl)；-利用具有空間靈敏度分布圖的多個RF接收器天線采集所述ltr數(shù)據(jù)集和所述rtl數(shù)據(jù)集的磁共振信號；-訪問針對所述ltr數(shù)據(jù)集和所述rtl數(shù)據(jù)集的空間相位誤差分布；-根據(jù)(i)沿著k空間中正貫穿方向掃描的在k空間中的所述線的相位編碼、(ii)針對所述ltr數(shù)據(jù)集的所述空間相位誤差分布，以及(iii)空間線圈靈敏度分布圖來形成ltr編碼矩陣(Sltr)；-根據(jù)(i)沿著k空間中負(fù)貫穿方向掃描的在k空間中的所述線的相位編碼、(ii)針對所述rtl數(shù)據(jù)集的所述空間相位誤差分布，以及(iii)空間線圈靈敏度分布圖來形成rtl編碼矩陣(Srtl)；-將所述ltr編碼矩陣與所述rtl編碼矩陣組合成全局編碼矩陣S；-通過對所述ltr數(shù)據(jù)集和所述rtl數(shù)據(jù)集針對磁共振圖像的像素值(pj(r))之間的編碼關(guān)系進行求解來重建診斷磁共振圖像(p)：Sp=SltrSrtlp=mltrmrtl.]]>本發(fā)明的洞悉在于由于相位誤差，根據(jù)各自的ltr數(shù)據(jù)集和rtl數(shù)據(jù)集重建的針對磁共振圖像的編碼矩陣是不同的，所述ltr數(shù)據(jù)集和所述rtl數(shù)據(jù)集是根據(jù)沿著沿循k空間中的讀取方向的正傳播方向和負(fù)傳播方向貫穿的k空間線而測量(采樣)的。此外，相位誤差取決于沿著讀取方向(x)和相位編碼方向(y)的位置。通過具有空間靈敏度分布圖的多個接收器天線(線圈或線圈元件)采集磁共振信號。因此，類似于SENSE并行成像方法，在ltr數(shù)據(jù)集與最終磁共振圖像之間以及在rtl數(shù)據(jù)集與診斷磁共振圖像之間建立編碼關(guān)系。該編碼關(guān)系組合了梯度(相位)編碼、添加到相位編碼的相位誤差以及由于引起圖像空間中的折疊的k空間中的欠采樣而引起的管理像素值的線性組合的空間靈敏度分布圖。根據(jù)rtl數(shù)據(jù)集和ltr數(shù)據(jù)集，能夠重建單獨的磁共振圖像，并且在發(fā)生欠采樣時基于空間靈敏度分布圖進行展開。這對求解相位誤差分布提供了充足的冗余。相位誤差分布可以在校準(zhǔn)階段中被初始地估計、測量，或根據(jù)先前迭代或較早動態(tài)來獲得。基于空間靈敏度分布圖和空間相位誤差分布，在并置的ltr數(shù)據(jù)集和rtl數(shù)據(jù)集以及最終磁共振圖像(的像素值)之間建立全局編碼關(guān)系。本發(fā)明的另外的洞悉在于該全局編碼關(guān)系通常是冗余的，取決于在相位編碼方向中的采樣密度。該冗余允許根據(jù)到ltr數(shù)據(jù)集和rtl數(shù)據(jù)集的編碼關(guān)系穩(wěn)定地對磁共振圖像的像素值(pj(r))進行求解。這是通過將矩陣求逆技術(shù)推廣到并置的全局編碼矩陣來進行的。備選地，能夠采用最小二乘法來獲得最終的磁共振圖像，作為對編碼關(guān)系的最佳適配。亦即，解是尋求全局編碼關(guān)系，其與確切解具有最小的最小二乘法偏差。用于對測量出的MR數(shù)據(jù)與最終磁共振圖像的像素之間的這些高冗余編碼關(guān)系求解的這種技術(shù)本身一般是從SENSE類并行成像技術(shù)中獲知的。參考從屬權(quán)利要求中定義的實施例將進一步詳述本發(fā)明的這些方面和其它方面。沿著正貫穿方向和負(fù)貫穿方向從k空間中采集的磁共振信號中發(fā)生的不同的相位誤差分別能夠如從展開的ltr圖像和展開的rtl圖像減去相位圖像來導(dǎo)出。減去相位圖像形成空間相位誤差分布。展開的ltr圖像是從ltr數(shù)據(jù)集導(dǎo)出的，并且展開的rtl圖像是從rtl數(shù)據(jù)集導(dǎo)出的。實際上，這些展開的ltr圖像和rtl圖像是根據(jù)EPIk空間軌跡中的偶數(shù)線和奇數(shù)線重建的。由于對它們對最終重建磁共振圖像的編碼關(guān)系的較低的過確定或甚至欠確定，因此重建的ltr數(shù)據(jù)集和rtl數(shù)據(jù)集可以具有相對較低的信噪比。這是由在采樣的相位編碼線的k空間中相對較大的采樣分離引起的。由于相位誤差的相對低的空間頻率，能夠針對相減相位圖像準(zhǔn)確地導(dǎo)出空間相位誤差分布，例如通過對相減相位圖像進行濾波或者甚至濾除掉由噪聲引起的變化。在本發(fā)明的另外的實施方式中，以迭代方式獲得更準(zhǔn)確的相減相位圖像。在校準(zhǔn)階段中測量初始空間相位誤差分布。在簡單的方法中，校準(zhǔn)階段涉及沿著k空間線掃描的EPI采集，其中，沿著讀取方向沿著交替的傳播方向掃描每條線。然后采用初始相位誤差分布來校正展開的ltr圖像和展開的rtl圖像中的相位誤差。然后將得到的經(jīng)相位校正的展開的ltr圖像和經(jīng)相位校正的展開的rtl圖像被用于導(dǎo)出更準(zhǔn)確的經(jīng)相減的相位圖像，所述經(jīng)相減的相位圖像提供當(dāng)前迭代的空間相位誤差分布，這繼而能夠被用在下一次迭代中以再次校正在展開的ltr圖像和展開的rtl圖像中的相位誤差。可以采用空間相位誤差分布來進一步校正在下一次迭代中的展開的ltr圖像和展開的rtl圖像中的相位誤差。取代校正ltr圖像和rtl圖像中的相位誤差，可以將相位校正直接應(yīng)用于診斷磁共振圖像。實際上，較少的迭代足以實現(xiàn)對在讀取方向和相位編碼方向兩者上空間分布的相位誤差的足夠準(zhǔn)確的校正。實際上，通常發(fā)生的是在第一次迭代之后已經(jīng)獲得了準(zhǔn)確的相位誤差分布。因此，當(dāng)進行動態(tài)系列的EPI采集時，對于每次動態(tài)，僅一次迭代足以實現(xiàn)針對系列的個體動態(tài)的相位誤差分布的準(zhǔn)確動態(tài)系列。這種動態(tài)系列通常是在功能MRI(fMRI)檢查中采集的，在所述功能MRI(fMRI)檢查中，研究患者大腦中的血管中BLOD信號的時間行為。在本發(fā)明的另一實施方式中，在所述校準(zhǔn)階段中進行EPI采集，使得首先沿著正傳播方向然后沿著負(fù)傳播方向掃描k空間中的一組線中的每一條線，并且使得首先沿著負(fù)傳播方向然后沿著正傳播方向掃描k空間中的另一組線中的每一條線。亦即，在校準(zhǔn)階段中，k空間軌跡類似于引起得到rtl數(shù)據(jù)集和ltr數(shù)據(jù)集的那些。由于沿著在k空間中沿著正傳播方向和負(fù)傳播方向貫穿的k空間線的不同采集時刻，該方法部分校正信號調(diào)制。注意，該方法等于ltr數(shù)據(jù)集和rtl數(shù)據(jù)集的平均采集次數(shù)。所提出的校準(zhǔn)想要針對兩個讀取方向提供單獨的2D相位圖。為此，使用較小的一組相位編碼，并且針對兩個讀取方向采集所有線。進行ky＝0線額外貫穿，以實現(xiàn)兩組的相等平均定時。這避免了通過例如B0偏移引發(fā)的相移對相位差的污染。ky＝0線的兩個ltr信號必須以恰當(dāng)?shù)姆绞竭M行組合。在另一更細(xì)化的實施方式中，在k空間中首先沿著正貫穿、然后沿著負(fù)貫穿、并且最終再次沿著正貫穿，來掃描沿著零相位編碼的線。這使得能夠在單次拍攝EPI采集中進行平均采集次數(shù)的ltr數(shù)據(jù)集和rtl數(shù)據(jù)集。在本發(fā)明中，在針對磁共振信號的EPI采集序列中，沿著k空間中的多組線沿著相反的傳播方向(例如，k空間中的奇數(shù)線和偶數(shù)線)掃描k空間。在SENSE類型并行成像重建中，校正由于相反的傳播方向引起的相位誤差。圖像空間中的相位誤差可以根據(jù)這樣的圖像之間的相位差而被初始地估計、計算：所述圖像之間的相位差是根據(jù)從各組k空間線或較早的動態(tài)采集的磁共振信號來重建的。本發(fā)明還涉及包括指令的計算機程序，所述指令用于控制磁共振檢查系統(tǒng)來執(zhí)行本發(fā)明的方法。本發(fā)明的計算機程序能夠被提供在數(shù)據(jù)載體上，例如，CD-ROM盤或USB記憶棒中，或者本發(fā)明的計算機程序能夠從數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(例如，萬維網(wǎng))下載。當(dāng)被安裝在被包括在磁共振成像系統(tǒng)的計算機中時，磁共振成像系統(tǒng)被啟用以根據(jù)本發(fā)明進行操作并使得EPI采集能夠具有針對偽影的校正。參考后文描述的實施例并參考附圖，本發(fā)明的這些方面和其它方面將得到闡明。附圖說明圖1示出了本發(fā)明的磁共振成像方法的實施方式的示意性表示；圖2示出了測量用于測量初始空間相位誤差分布的校準(zhǔn)階段的二維k空間EPI軌跡的范例的表示；圖3示出了并入本發(fā)明的磁共振檢查系統(tǒng)的圖解性表示。具體實施方式圖1示出了本發(fā)明的磁共振成像方法的實施方式的圖解性表示。在單次拍攝EPI采集101中，沿著在正傳播方向(從左到右)中的線和在沿著負(fù)傳播方向(從右到左)中的線掃描二維k空間。以這種方式采集的數(shù)據(jù)形成ltr數(shù)據(jù)集和rtl數(shù)據(jù)集。通常，沿著相反方向掃描奇數(shù)線和偶數(shù)線。根據(jù)通過沿著正傳播方向(例如，奇數(shù)線)掃描而采集的數(shù)據(jù)，即根據(jù)ltr數(shù)據(jù)集，通常通過ltr數(shù)據(jù)集的快速傅里葉變換來重建折疊的ltr圖像102。根據(jù)通過沿著正傳播方向(例如，奇數(shù)線)掃描而采集的數(shù)據(jù)，即根據(jù)rtl數(shù)據(jù)集，通常通過ltr數(shù)據(jù)集的快速傅里葉變換來重建折疊的rtl圖像103。通常，僅通過奇數(shù)(偶數(shù))線形成的ltr數(shù)據(jù)(rtl數(shù)據(jù))集將在引起證明自己是折疊偽跡的混疊的k空間中的相位編碼方向中進行采樣。通過利用線圈靈敏度分布圖111的SENSE重建來展開104、105折疊的ltr圖像和折疊的rtl圖像。該SENSE重建是已知的，并通常用于在k空間中欠采樣的數(shù)據(jù)的重建，以便減少數(shù)據(jù)的采集時間。根據(jù)展開的ltr圖像104和展開的rtl圖像105，導(dǎo)出相位差圖像112。該相位差圖像包含ltr數(shù)據(jù)集相對rtl數(shù)據(jù)集的相位差。根據(jù)由例如梯度切換延遲和渦流的影響引起的相位編碼之間的差以及l(fā)tr數(shù)據(jù)集和rtl數(shù)據(jù)集中的相位誤差之間的差來建立這些相位差。由于以受控方式應(yīng)用ltr數(shù)據(jù)集和rtl數(shù)據(jù)集中的相位編碼，因此能夠根據(jù)相位差圖像112導(dǎo)出空間相位誤差分布113。為了初始化該過程，在校準(zhǔn)階段114中，通過沿著一組相位編碼線掃描二維k空間來測量空間相位誤差分布的第一測量結(jié)果，其中，每條線沿著相反方向被掃描。在相反傳播方向處采集的磁共振信號的相位之間的差表示相位誤差。由于在不同的相位編碼值處進行測量，因此依賴于讀取方向和頻率編碼方向來測量相位誤差。該測量出的相位誤差分布形成空間相位誤差分布的初始估計?？梢砸愿鞣N方式根據(jù)相位差圖像、從校準(zhǔn)階段的測量結(jié)果和或從先前迭代或從先前動態(tài)可用的空間相位差分布113獲得相位誤差分布。能夠通過當(dāng)前可用的相位差圖像簡單地替代相位誤差分布，但是當(dāng)前的相位差圖像也可以與得自校準(zhǔn)階段、得自先前動態(tài)或保留的信息的結(jié)果進行組合。以這樣的方式，能夠考慮相位差圖像中更高的噪聲水平并且來自校準(zhǔn)階段的結(jié)果變得相對過時。基于空間靈敏度分布圖重建106診斷磁共振圖像，在并置的ltr數(shù)據(jù)集和rtl數(shù)據(jù)集以及最終磁共振圖像(的像素值)之間建立空間相位誤差分布和全局編碼關(guān)系。診斷磁共振圖像的像素值能夠用于在rtl折疊圖像和ltr折疊圖像的展開(104、105)中的調(diào)整方法。該調(diào)整改善了rtl折疊圖像和ltr折疊圖像的展開的數(shù)值穩(wěn)定性并減小了展開圖像中的噪聲水平。因此，減小了相位誤差分布中的噪聲水平。在迭代方法中，能夠在連續(xù)迭代中不時更新診斷磁共振圖像。因此，在當(dāng)前迭代處，能夠在能夠被不時刷新的診斷磁共振圖像的當(dāng)前可用版本的相對準(zhǔn)確的像素值上進行調(diào)整，以便隨著迭代進行引起相位誤差分布變得更準(zhǔn)確。備選地，在(通過虛線示意性示出的)動態(tài)方法中進行連續(xù)的單次拍攝EPI采集。因此，在連續(xù)的瞬間進行k空間采集，這然后表示在目標(biāo)中可能發(fā)生的動態(tài)變化，例如由于患者的心跳和呼吸引起的移動。在這種動態(tài)方法中，作為對相位誤差分布的估計，針對根據(jù)較早(優(yōu)選是先前)動態(tài)的相位誤差分布的結(jié)果能夠被采用?？雌饋硐辔徽`差分布僅隨著動態(tài)而緩慢變化，并且還看起來在迭代方法中通常單次迭代足以準(zhǔn)確確定相位誤差分布。在更多數(shù)學(xué)細(xì)節(jié)中，根據(jù)(一個或多個)單次拍攝EPI采集對診斷磁共振圖像的重建如下。對于奇數(shù)和偶數(shù)回波(即，ltr數(shù)據(jù)集和rtl數(shù)據(jù)集)，SENSE等式能夠被寫作：S是線圈靈敏度矩陣，m是測量出的數(shù)據(jù)，并且p是展開的ltr圖像104和展開的rtl圖像105的最終圖像像素。Φ是包含delta相位編碼ΔΦenc和2DEPI相位誤差Φepi的對角矩陣：N＝2*R，其中，R是SENSE減縮因子，并且2是通過使偶數(shù)回波和奇數(shù)回波分開而額外的“SENSE因子”。保留相位編碼和相位誤差的靈敏度編碼能夠被組合在一個“靈敏度”矩陣S偶數(shù)和S奇數(shù)中。SΦ偶數(shù)＝S偶數(shù)SΦ奇數(shù)＝S奇數(shù)偶數(shù)回波包含k＝0的分布圖(因此沒有delta相位編碼)，并且僅對奇數(shù)回波應(yīng)用delta2DEPI相位校正，現(xiàn)在針對偶數(shù)回波和奇數(shù)回波的Φ是：其中，ΔΦenc(r)=iR2πFOVrenc_dir]]>該ΔΦenc被故意引入以在等式的集合之間具有更好的分離；其是由在奇數(shù)k空間線與偶數(shù)k空間線之間的k空間距離創(chuàng)建的。SENSE等式現(xiàn)在能夠被寫作：在一個所謂的SENSE-IRIS重建內(nèi)核中組合奇數(shù)回波和偶數(shù)回波：其中，p全部是得自組合包括2DEPI相位校正的展開重建的奇數(shù)-偶數(shù)回波的診斷磁共振圖像。現(xiàn)在確定動態(tài)上的EPI相位變化，能夠額外地單獨重建奇數(shù)回波和偶數(shù)回波。例如，對于偶數(shù)回波，保持這里，p全部用于對重建進行調(diào)整(R)。函數(shù)f需要被調(diào)諧，并且向SENSE重建“發(fā)出指令”解與先前的全部解(p全部)有多近。對測量出的數(shù)據(jù)的噪聲貢獻是nn。展開像素的重建可以包括重建由項np引起的不確定度和誤差。在調(diào)整方法中，在展開中，假設(shè)展開解接近參考p全部。該參考能夠從先前的解獲得，例如(1)先前迭代的解或(2)先前動態(tài)的解。調(diào)整矩陣R通常取決于pall的模數(shù)：矩陣的大小等價于SENSE折疊像素(Sf)的數(shù)量。如果期望解與p全部相差10％，則F＝0.1。如果先前的動態(tài)用于調(diào)整，并且期望的變化(通過加熱)較小(例如，1％)，則能夠選取較小的F(例如，0.01)。在迭代重建中，能夠為較高的迭代減小f(更強的調(diào)整)。針對偶數(shù)回波和奇數(shù)回波的SENSE解是：相位差圖像現(xiàn)在通過簡單的相減來計算：由于較高的SENSE幾何因素，奇數(shù)回波和偶數(shù)回波的分離的SENSE重建導(dǎo)致較低的SNR。因此，這些圖像對于臨床使用并不是最優(yōu)的。但是足以確定全局2DEPI相位變化。例如，使ΔΦEPI適配2D線性相位誤差或強力平滑ΔΦEPI圖。將估計出的ΔΦEPI添加到2DEPI相位誤差，并用于下一動態(tài)的SENSE-IRIS重建，產(chǎn)生動態(tài)更新的2DEPI相位校正，被集成于SENSE重建中。圖3圖解性地示出了使用本發(fā)明的磁共振成像系統(tǒng)。該磁共振成像系統(tǒng)包括一組主線圈10，由此生成穩(wěn)定、均勻的磁場。以使主線圈圍繞隧道形狀的檢查空間的方式構(gòu)造主線圈。將要被檢查的患者放置在患者載體上，所述患者載體被滑入到該隧道形狀的檢查空間中。該磁共振成像系統(tǒng)也包括多個梯度線圈11、12，由此生成(尤其在各個方向的時間梯度形式)展現(xiàn)空間變量的磁場，使得其被疊加在均勻磁場上。梯度線圈11、12連接到可控制的電源單元21。梯度線圈11、12通過施加電源單元21的器件的電流而被供電。對此，電源單元配有電子梯度放大電路，所述電子梯度放大電路將電流施加到梯度線圈以便生成適當(dāng)時間形狀的梯度脈沖(也稱作“梯度波形”)。通過控制電源單元來控制梯度的強度、方向和持續(xù)時間。磁共振成像系統(tǒng)也包括發(fā)射線圈13和接收線圈16，分別用于生成RF激勵脈沖和拾取磁共振信號。發(fā)射線圈13優(yōu)選被構(gòu)造為體線圈13，由此能夠圍繞要被檢查的目標(biāo)(的部分)。通常以在要被檢查的患者30被布置在磁共振成像系統(tǒng)中時由體線圈13圍繞要被檢查的患者的方式將體線圈布置在磁共振成像系統(tǒng)中。體線圈用作發(fā)射天線，用于發(fā)射RF激勵脈沖和RF重聚焦脈沖。優(yōu)選地，體線圈13涉及所發(fā)射的RF脈沖(RFS)的空間均勻強度分布。相同的線圈或天線通常被交替用作發(fā)射線圈和接收線圈。此外，發(fā)射和接收線圈通常被整形為線圈狀，但是其中發(fā)射和接收線圈用作用于RF電磁信號的發(fā)射和接收天線的其它幾何結(jié)構(gòu)也是可行的。發(fā)射和接收線圈13連接到電子發(fā)射和接收電路15。需要注意的是，還可以使用單獨的接收線圈和/或發(fā)射線圈16。例如，表面線圈16能夠被用作接收線圈和/或發(fā)射線圈。這種表面線圈在相對較小的體積中具有高的靈敏度。接收線圈(例如，表面線圈)連接到解調(diào)器24，并且接收到的磁共振信號(MS)借助于解調(diào)器24被解調(diào)。經(jīng)解調(diào)的磁共振信號(DMS)被應(yīng)用于重建單元。接收線圈連接到前置放大器23。前置放大器23放大由接收線圈16接收到的RF共振信號(MS)，并且經(jīng)放大的RF共振信號被應(yīng)用于解調(diào)器24。解調(diào)器24解調(diào)經(jīng)放大的RF共振信號。經(jīng)解調(diào)的共振信號包含關(guān)于要被成像的目標(biāo)的部分中的局部自旋密度的實際信息。此外，發(fā)射和接收電路15連接到調(diào)制器22上。調(diào)制器22與發(fā)射和接收電路15激活發(fā)射線圈13，以便發(fā)射RF激勵和重聚焦脈沖。重建單元從經(jīng)解調(diào)的磁共振信號(DMS)導(dǎo)出一個或多個圖像信號，所述圖像信號表示要被檢查的目標(biāo)的成像部分的圖像信息。實際上，重建單元25優(yōu)選被構(gòu)造為數(shù)字圖像處理單元25，所述數(shù)字圖像處理單元25被編程以便從經(jīng)解調(diào)的磁共振信號導(dǎo)出表示要被檢查的目標(biāo)的部分的圖像信息的圖像信號。信號在重建監(jiān)視器26的輸出上，使得監(jiān)視器能夠顯示磁共振圖像。備選地，可以將來自重建單元25的信號存儲在緩存單元27中，同時等待進一步的處理。根據(jù)本發(fā)明的磁共振成像系統(tǒng)也被提供有例如包括(微)處理器的計算機形式的控制單元20?？刂茊卧?0控制RF激勵的執(zhí)行和時間梯度場的施加。為此，根據(jù)本發(fā)明的計算機程序例如被加載到控制單元20和重建單元25中。當(dāng)前第1頁1 2 3