采集二維體積片段的磁共振數(shù)據(jù)的方法以及磁共振設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于確定原始數(shù)據(jù)空間中的點(diǎn)（也就是，K空間點(diǎn)）和用于采集 關(guān)于該點(diǎn)的MR數(shù)據(jù)的方法以及相應(yīng)構(gòu)造的磁共振設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 患者測(cè)量的加速是臨床MR成像的中心課題。拍攝速度在此不僅決定性地影響各 個(gè)磁共振設(shè)備的性能，而且還決定單個(gè)患者必須停留在磁共振設(shè)備中多長(zhǎng)時(shí)間。
[0003] 盡管近來(lái)在三維體積片段的采集中實(shí)現(xiàn)了關(guān)于拍攝速度的加速，但是現(xiàn)有技術(shù)中 在二維體積片段或?qū)拥牟杉胁⒉淮嬖陬愃频年P(guān)于拍攝速度的加速。也就是說(shuō)，盡管公知 的方法提供用于三維MR序列的加速，但是對(duì)于經(jīng)典的靜態(tài)二維MR截面成像（其構(gòu)成所建 立的MR圖像的大約90% )并不存在相應(yīng)的加速措施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，加速采集二維體積片段的MR數(shù)據(jù)。
[0005] 按照本發(fā)明，通過(guò)根據(jù)本發(fā)明所述的用于采集MR數(shù)據(jù)的方法，通過(guò)根據(jù)本發(fā)明所 述的磁共振設(shè)備，通過(guò)根據(jù)本發(fā)明所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品并且通過(guò)根據(jù)本發(fā)明所述的電子 可讀的數(shù)據(jù)載體，來(lái)解決該技術(shù)問(wèn)題。從屬權(quán)利要求定義本發(fā)明的優(yōu)選且有利的實(shí)施方式。
[0006] 在本發(fā)明的范圍內(nèi)，提供一種借助磁共振設(shè)備采集在檢查對(duì)象內(nèi)部的預(yù)先確定的 二維體積片段或預(yù)先確定的層的MR數(shù)據(jù)的方法。在此，本方法包含以下步驟：
[0007] ?隨機(jī)確定待采樣的K空間點(diǎn)。在此，當(dāng)僅采樣確定的待采樣的K空間點(diǎn)時(shí)，與二 維體積片段或?qū)酉鄬?duì)應(yīng)的K空間被欠采樣。
[0008] ?借助磁共振設(shè)備來(lái)采集在先前的步驟中確定的待采樣的K空間點(diǎn)的MR數(shù)據(jù)。
[0009] ?可選地，還可以補(bǔ)充這樣的步驟，在該步驟中例如依據(jù)所采集的MR數(shù)據(jù)重建MR 圖像。
[0010] 通過(guò)欠采樣二維K空間，使得相對(duì)于其中完全采樣K空間的公知方法而言，實(shí)質(zhì)上 采樣更少的K空間點(diǎn)，由此可以有利地相應(yīng)加速M(fèi)R數(shù)據(jù)的采樣或采集。仿真和試驗(yàn)表明，只 要省略的（未采樣的）K空間點(diǎn)被隨機(jī)地分布，就可以根據(jù)所采集的MR數(shù)據(jù)無(wú)偽影地重建 體積片段的MR圖像。換言之，如果隨機(jī)地分布采樣的K空間點(diǎn)，那么盡管欠采樣，所采樣的 K空間點(diǎn)的MR數(shù)據(jù)仍包含相應(yīng)的圖像信息。這甚至適用于大的例如2至2. 5的欠采樣率， 其中所采樣的K空間點(diǎn)僅包含實(shí)際位于K空間中的潛在測(cè)量點(diǎn)或K空間點(diǎn)的50%至40%。 試驗(yàn)表明，即使在這樣的欠采樣率的情況下，臨床上也能實(shí)現(xiàn)（與根據(jù)完全采樣的MR數(shù)據(jù) 所重建的MR圖像相比而言）相同的圖像質(zhì)量。
[0011] 如果通過(guò)角度和與K空間中心之間的距離來(lái)定義極坐標(biāo)中的每個(gè)K空間點(diǎn)，所述 角度通過(guò)由K空間中心和每個(gè)K空間點(diǎn)所定義的直線和穿過(guò)K空間中心延伸的軸所包圍， 那么，對(duì)待采樣的K空間點(diǎn)的隨機(jī)確定的前提條件是，待采樣的K空間點(diǎn)的隨著角度保持恒 定的密度以及待采樣的K空間點(diǎn)的隨著與K空間中心之間的距離而減少的密度。
[0012] 換言之，有利地這樣確定待采樣的K空間點(diǎn)，使得在極坐標(biāo)中K空間點(diǎn)的密度隨著 角度平均地保持恒定，并且距離越大則隨著距離平均地減小。換言之，特定的K空間點(diǎn)與K 空間中心之間的距離越小，則該K空間點(diǎn)屬于待采樣K空間點(diǎn)的范圍的概率就有利地越大。 相反地，對(duì)于與K空間中心之間具有相同距離但不同角度的K空間點(diǎn)而言，屬于待采樣的K 空間點(diǎn)的范圍的概率是相同的，原因在于，各個(gè)K空間點(diǎn)屬于待采樣的K空間點(diǎn)的范圍的概 率有利地不依賴于各個(gè)角度。
[0013] 如果按照本發(fā)明在弧方向上存在K空間點(diǎn)的基本上均勻的偽隨機(jī)分布，而在徑向 上力求規(guī)定的隨著與K空間中心之間的距離而減少的偽隨機(jī)分布（例如，以系數(shù)l/rx減少 的分布，其中，r是距離，x是在1和3之間的值），那么，仿真和試驗(yàn)顯示非常好且穩(wěn)健的二 維采樣，甚至即使在大的欠采樣率的情況下在重建的MR圖像中也不出現(xiàn)偽影。然后，通過(guò) 前面描述的待采樣的K空間點(diǎn)的偽隨機(jī)分布，來(lái)滿足省略的（未采樣的）K空間點(diǎn)的隨機(jī)分 布的原理性要求。
[0014] 根據(jù)優(yōu)選的按照本發(fā)明的實(shí)施方式，借助徑向地或螺旋形地延伸的、從K空間中 心開(kāi)始的軌跡，來(lái)實(shí)施待采樣的K空間點(diǎn)的隨機(jī)確定。在此，參考該軌跡來(lái)確定待采樣的K 空間點(diǎn)。
[0015] 例如可以在考慮前面所描述的隨機(jī)分布的情況下將待采樣的K空間點(diǎn)布置在徑 向地或螺旋形地延伸的軌跡上。
[0016] 螺旋形的軌跡的重要特性是螺距（Gangh6he),其表示各個(gè)螺旋或軌跡的兩個(gè)相 鄰的旋轉(zhuǎn)之間的距離。在無(wú)窮大的螺距的情況下，螺旋形的軌跡退化為徑向軌跡。在真正 的螺旋形延伸的軌跡的情況下，應(yīng)當(dāng)不過(guò)大地選擇螺距。例如，可以這樣選擇螺距，使得各 個(gè)螺旋或軌跡在一次旋轉(zhuǎn)之后就已碰撞到K空間的邊緣。
[0017] 根據(jù)優(yōu)選的按照本發(fā)明的實(shí)施方式，為了隨機(jī)確定待采樣的K空間點(diǎn)，在第一步 驟中，基于徑向地或螺旋形地延伸的軌跡，確定在軌跡上的中間點(diǎn)。如果根據(jù)與K空間中心 有關(guān)的極坐標(biāo)來(lái)定義這些中間點(diǎn)中的每一個(gè)，那么可以通過(guò)下面的等式（1)基于相關(guān)中間 點(diǎn)的角度來(lái)確定待采樣的K空間點(diǎn)的角度(pKP。
[0018]
[0019] 在此，ZW對(duì)應(yīng)于隨機(jī)的角度，將其施加于中間點(diǎn)的角度上。與K空間中心之間的 距離保持不變，從而在待采樣的K空間點(diǎn)的情況下的該距離對(duì)應(yīng)于在相應(yīng)中間點(diǎn)情況下的 距離。
[0020] 根據(jù)該實(shí)施方式，可以維持待采樣的K空間點(diǎn)的預(yù)先給定的分布密度，方法是，與 該分布密度相對(duì)應(yīng)地將中間點(diǎn)放置在軌跡上。從中間點(diǎn)出發(fā)，根據(jù)隨機(jī)角度ZW的大小，在 9方向上跳躍地移動(dòng)待采樣的K空間點(diǎn)。如果隨機(jī)角度具有0°的平均值，那么這樣確定 的待采樣的K空間點(diǎn)也（平均地）具有預(yù)先給定的分布密度。
[0021] 試驗(yàn)已經(jīng)表明，位于螺旋上的（也就是不相對(duì)于該螺旋被移動(dòng)）的待采樣的K空 間點(diǎn)，比隨機(jī)地相對(duì)于螺旋被移動(dòng)的待采樣K空間點(diǎn)具有更差的分布。
[0022] 按照本發(fā)明，存在兩種不同的變型：
[0023] ?根據(jù)第一變型，相同的K空間點(diǎn)可以多次被確定為待采樣的K空間點(diǎn)，并且由此 被采樣。
[0024] ?根據(jù)第二變型，相同的K空間點(diǎn)不能被多次地采樣，從而每個(gè)K空間點(diǎn)最多僅被 米樣一次。
[0025] 恰好在K空間中心附近的K空間范圍內(nèi)，通過(guò)（多次采樣相同的K空間點(diǎn)的）第 一變型原則上可以比借助第二變型采樣更多的K空間點(diǎn)。由此，可以有利地提升信噪比。
[0026] 根據(jù)另一種按照本發(fā)明的實(shí)施方式，在采集MR數(shù)據(jù)之前，以特定的順序排列待采 樣的K空間點(diǎn)。在此，這樣選擇該順序，使得在兩個(gè)按照該順序相繼地待采樣的K空間點(diǎn)之 間的距離盡可能地小。
[0027] 通過(guò)在以優(yōu)化的順序采集用于K空間點(diǎn)的MR數(shù)據(jù)之前以優(yōu)化的順序排列前面確 定的待采樣的K空間點(diǎn)，可以使在采集MR數(shù)據(jù)的情況下磁場(chǎng)梯度的改變優(yōu)選保持為小的。 由此，可以有利地避免磁場(chǎng)梯度的跳躍改變，所述跳躍改變會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)烈的噪聲發(fā)展。
[0028] 在MR成像中，術(shù)語(yǔ)"軌跡"通常被理解為線條，待采集的K空間點(diǎn)位于所述線條上。 在上文中，術(shù)語(yǔ)"軌跡"也被理解為一種基準(zhǔn)線（Ausgangslinie)，基于所述基準(zhǔn)線來(lái)確定待 采樣的K空間點(diǎn)。如果一旦已經(jīng)確定了待采樣的K空間點(diǎn)，則可以確定這樣的軌跡，根據(jù)所 述軌跡采集待采樣的K空間點(diǎn)的MR數(shù)據(jù)，其中由此也可以考慮待采樣的K空間點(diǎn)的優(yōu)化順 序。
[0029] 有利地，可以借助并行采集技術(shù)利用多個(gè)接收天線來(lái)實(shí)施MR數(shù)據(jù)的采集。
[0030] 根據(jù)也作為iPAT2("integratedParallelAcquisitionTechnique"，集成并行 采集技術(shù)）公知的采集技術(shù)，例如并行地或同時(shí)使用64(82)個(gè)接收天線，以便同時(shí)在兩個(gè)K 空間方向上采集MR數(shù)據(jù)。
[0031] 根據(jù)另一種按照本發(fā)明的實(shí)施方式，在采集MR數(shù)據(jù)之前將特定的待采樣的K空間 點(diǎn)移至預(yù)先規(guī)定的FFT柵格（FFT-Gitter)的柵格點(diǎn)（Gitterpunkt)。在此，在K空間中通 過(guò)平行延伸的第一直線和平行延伸的第二直線來(lái)定義FFT柵格，其中第一直線中的每一個(gè) 與第二直線中的每一個(gè)相垂直。每?jī)蓚€(gè)相鄰的第一直線具有相同的距離，就像每?jī)蓚€(gè)相鄰 的第二直線那樣。每個(gè)柵格點(diǎn)對(duì)應(yīng)于一條第一直線和一條第二直線的交點(diǎn)。
[0032] 換言之，待采樣的K空間點(diǎn)被離散化至FFT柵格。在此，在對(duì)按照其來(lái)最終采樣待 采樣的K空間點(diǎn)的順序進(jìn)行可能的優(yōu)化之前，進(jìn)行將待采樣的K空間點(diǎn)移至FFT柵格的該 步驟。在該實(shí)施方式中，梯度曲線（在采集MR數(shù)據(jù)的情況下）逐個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)地（從K空間點(diǎn) 至K空間點(diǎn)地）以整數(shù)倍的數(shù)值化的基本步長(zhǎng)（兩個(gè)相鄰的第一或第二直線之間的距離） 進(jìn)行跳躍。試驗(yàn)已經(jīng)表明，由于當(dāng)今磁共振設(shè)備的所謂的轉(zhuǎn)換率極限（Slew-Rate-Grenze)， 在該實(shí)施方式中所需要的步距仍然較寬。
[0033] 該實(shí)施方式的較大的優(yōu)勢(shì)在于，不需要所謂的柵格化。在柵格化的情況下，所采集 的MR數(shù)據(jù)被內(nèi)插至周期性的柵格處，這延長(zhǎng)了不利的顯著的計(jì)算時(shí)間。此外，趨勢(shì)性地恰 好在具有低密度的待采樣K空間點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)的所需的內(nèi)插