用于高分辨率mri合并復(fù)用靈敏度編碼(muse)的多重拍攝掃描協(xié)議的制作方法
【專利摘要】利用具有復(fù)用靈敏度編碼（MUSE）的多重拍攝DWI固有地校正非線性拍攝到拍攝相位變動(dòng)，而不需要使用導(dǎo)航回波。多重拍攝DWI可以使用交錯(cuò)回波平面成像或其它掃描協(xié)議。這個(gè)新技術(shù)應(yīng)當(dāng)證實(shí)對(duì)于繪制腦部結(jié)構(gòu)的高價(jià)值并且對(duì)于神經(jīng)科學(xué)研究的高空間分辨率的連通性。
【專利說(shuō)明】用于高分辨率MRI合并復(fù)用靈敏度編碼（MUSE)的多重拍攝 掃描協(xié)議
[0001] 相關(guān)申請(qǐng) 本申請(qǐng)要求2012年6月28日提交的US臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)朜o. 61/665494的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)， 其內(nèi)容由此通過(guò)引用而合并,如同全文記載于此。
[0002] 聯(lián)邦支持聲明 本發(fā)明是利用國(guó)家健康研究所授予的撥款編號(hào)ROl NS 074045，ROl EB 009483和ROl NS 075017下的政府支持而做出的。美國(guó)政府對(duì)于本發(fā)明享有某些權(quán)利。

【背景技術(shù)】
[0003] 彌散加權(quán)成像（DWI)和彌散張量成像（DTI)的出現(xiàn)提供了經(jīng)由水彌散調(diào)查研究人 腦中白質(zhì)的完整性及其對(duì)神經(jīng)功能的影響的手段。諸如從DWI和DTI掃描導(dǎo)出的表觀彌散 系數(shù)(ADC)和部分各向異性（FA)之類的組織彌散特性的定量映射對(duì)于各種疾病的病理變 化敏感，并且因此在臨床上有價(jià)值。包括彌散張量成像（DTI)在內(nèi)的彌散加權(quán)磁共振成像 (DWI)技術(shù)現(xiàn)在是用于評(píng)估體內(nèi)神經(jīng)微結(jié)構(gòu)最為強(qiáng)大的工具之一 [1，2, 3]。迄今，已經(jīng)普遍 地利用諸如單次拍攝回波平面成像（EPI) [4]之類的單次拍攝脈沖序列獲取DWI數(shù)據(jù)，以避 免放大運(yùn)動(dòng)引發(fā)的相位誤差[5]所導(dǎo)致的顯著偽像。然而，單次拍攝DWI經(jīng)常在空間分辨 率方面受限[6]，使其難以測(cè)量需要高空間分辨率的精細(xì)結(jié)構(gòu)中的詳細(xì)彌散特性[7]。
[0004] 已經(jīng)投入顯著的努力以解決DWI中的分辨率限制。并行成像技術(shù)的進(jìn)步使用 以選定加速因子的欠采樣k-空間數(shù)據(jù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了較高的空間分辨率和保真度[8]。然 而，當(dāng)使用較低的加速因子(例如2)時(shí)，并行DWI仍然受幾何失真和不夠理想的點(diǎn)擴(kuò)散 函數(shù)限制。另一方面，當(dāng)使用較高的加速因子時(shí)，在重建的并行MR圖像中噪聲被不合期 望地放大。為了徹底消除這些限制，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了諸如交錯(cuò)EPI、交錯(cuò)螺旋成像，PROPELLER 和具有嵌入或固有低分辨率導(dǎo)航回波的快速自旋回波脈沖序列之類的多重拍攝技術(shù) 以解決被放大的拍攝到拍攝運(yùn)動(dòng)引發(fā)的相位變動(dòng)，并且產(chǎn)生足夠的高分辨率DWI數(shù)據(jù) [9, 10, 11，12, 13, 14, 15, 16, 17, 18]。然而，如果運(yùn)動(dòng)在導(dǎo)航和真實(shí)DWI數(shù)據(jù)獲取之間不同， 則基于導(dǎo)航回波的校正可能失效。還提出了不使用導(dǎo)航回波的替換的相位校正機(jī)制。舉例 來(lái)說(shuō)，已經(jīng)表明可以利用后處理中迭代的且經(jīng)常是耗時(shí)的計(jì)算算法而不利用導(dǎo)航根據(jù)交錯(cuò) DWI來(lái)估計(jì)運(yùn)動(dòng)引發(fā)的相位誤差的線性項(xiàng)[19]。然而，這個(gè)迭代計(jì)算方案在校正由多重拍 攝DWI數(shù)據(jù)中的局部移動(dòng)所導(dǎo)致的非線性相位誤差時(shí)可能不是有效的。已經(jīng)表明，可以根 據(jù)變密度螺旋成像的嵌入低分辨率信號(hào)固有地估計(jì)多重拍攝DWI中的線性和非線性相位 變動(dòng)[20, 21，22]。變密度螺旋成像方法的潛在問(wèn)題是當(dāng)期望高分辨率導(dǎo)航回波時(shí)可能連累 成像吞吐量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的各實(shí)施例利用使用復(fù)用靈敏度編碼（MUSE)實(shí)現(xiàn)高空間分辨率、高SNR、 高空間保真度和最小的運(yùn)動(dòng)引發(fā)的相位誤差(所有固有地不需要(但可選地使用）導(dǎo)航回 波）的新穎技術(shù)來(lái)解決前述技術(shù)挑戰(zhàn)。
[0006] MUSE方法可以采用常規(guī)SENSE技術(shù)[23]來(lái)估計(jì)多個(gè)EPI分段之間的運(yùn)動(dòng)引 發(fā)的相位變動(dòng)，并且隨后可以從交錯(cuò)EPI的所有分段同時(shí)地聯(lián)合計(jì)算混淆體素 （aliased voxel)(由于內(nèi)掃描運(yùn)動(dòng)引起）的量值信號(hào)。與常規(guī)SENSE過(guò)程相比，MUSE方法具有極大 地改進(jìn)的矩陣求逆調(diào)節(jié)并且因此可以產(chǎn)生較高SNR的DWT或非DWI圖像。與現(xiàn)有基于導(dǎo)航 的交錯(cuò)DWI方法相比，用于交錯(cuò)DWI的MUSE協(xié)議技術(shù)允許交錯(cuò)DWI而不需要任何脈沖序列 修改。
[0007] 本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種用于根據(jù)多重拍攝交錯(cuò)MRI脈沖序列來(lái)生成高分辨率 DWI圖像而不依賴外部導(dǎo)航回波的MRI圖像數(shù)據(jù)信號(hào)后處理方法。該方法包括：（a)使用并 行圖像重建固有地、以編程方式估計(jì)所獲取的DWI圖像數(shù)據(jù)的多個(gè)分段之間的運(yùn)動(dòng)引發(fā)的 相位變動(dòng)和位置變化；（b)以編程方式把（i)來(lái)自所估計(jì)的運(yùn)動(dòng)引發(fā)的相位變動(dòng)和位置變 化的拍攝到拍攝相位和位置變動(dòng)與（ii)所定義的線圈靈敏度分布數(shù)據(jù)合并成一數(shù)學(xué)模型， 所述數(shù)學(xué)模型可以聯(lián)合計(jì)算在所獲取的未校正交錯(cuò)DWI圖像數(shù)據(jù)中重疊的量值-值源密度 信號(hào)以生成經(jīng)校正的DWI圖像數(shù)據(jù)；以及（c)基于經(jīng)校正的數(shù)據(jù)以編程方式生成高分辨率 DWI圖像以由此生成沒(méi)有由運(yùn)動(dòng)引發(fā)的混淆偽像的圖像。
[0008] 可以通過(guò)將多個(gè)分段中的一個(gè)分段用作相位和位置的參考分段并且計(jì)算所述參 考分段與所獲取的DWI圖像數(shù)據(jù)的其他分段之間與相位和位置關(guān)聯(lián)的信號(hào)的差來(lái)執(zhí)行對(duì) 運(yùn)動(dòng)引發(fā)的相位變動(dòng)和位置變化的估計(jì)。
[0009] 所述多重拍攝MRI脈沖序列可以是與以下各項(xiàng)中的一個(gè)或多個(gè)關(guān)聯(lián)的多重拍攝 交錯(cuò)MRI脈沖序列：（i)交錯(cuò)回波平面成像（EPI) ;(ii)交錯(cuò)快速自旋回波（FSE)成像；或 者（i i i )交錯(cuò)螺旋成像。
[0010] 所述多重拍攝交錯(cuò)MRI脈沖序列可以與生成作為所述多個(gè)分段的EPI分段的交錯(cuò) 回波平面成像（EPI)或者生成作為所述多個(gè)分段的FSE分段的交錯(cuò)快速自旋回波（FSE)成 像關(guān)聯(lián)。
[0011] 根據(jù)所獲取的數(shù)據(jù)固有地估計(jì)運(yùn)動(dòng)引發(fā)的相位和位置變動(dòng)可以由以下步驟來(lái)執(zhí) 行：（i)通過(guò)將并行重建應(yīng)用到每個(gè)個(gè)體EPI或FSE分段來(lái)重建對(duì)應(yīng)于不同EPI或FSE分 段的圖像；和（ii)以數(shù)學(xué)方式量化由所述重建生成的多個(gè)圖像之間的相位和位置變化；隨 后（iii)在空間上平滑從數(shù)學(xué)方式的量化導(dǎo)出的拍攝到拍攝相位變動(dòng)圖以產(chǎn)生高信噪比的 相位信息。
[0012] 所述方法可以包括從相應(yīng)的所獲取的DWI圖像數(shù)據(jù)集的基線T2加權(quán)EPI導(dǎo)出用 于所述并行圖像重建的線圈靈敏度分布數(shù)據(jù)。
[0013] 可以通過(guò)比較對(duì)應(yīng)于不同分段的復(fù)值圖像的相位值來(lái)計(jì)算不同EPI或FSE分段之 間的相位變動(dòng)。
[0014] 可以根據(jù)對(duì)應(yīng)于不同分段的k-空間數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算不同EPI或FSE分段之間的旋轉(zhuǎn) 和平移運(yùn)動(dòng)。
[0015] 可以使用空間平滑協(xié)議來(lái)在空間上平滑所述相位信息。
[0016] 所述空間平滑協(xié)議可以包括保存所述相位變動(dòng)圖的銳利邊緣信息的總體變動(dòng)算 法。
[0017] 假定在不存在跨分段的大規(guī)模內(nèi)掃描運(yùn)動(dòng)時(shí)量值-值信號(hào)跨多個(gè)分段一致，在矩 陣求逆同時(shí)被應(yīng)用到所有EPI或FSE分段的情況下，可以通過(guò)聯(lián)合施行對(duì)所有EPI或FSE 分段的并行圖像重建而計(jì)算來(lái)自重疊體素的所述獲取圖像數(shù)據(jù)的DWI信號(hào)?？梢曰谒?計(jì)的相位變動(dòng)和位置變化計(jì)算跨多個(gè)EPI或FSE分段的相位變動(dòng)。
[0018] 使用反映被以數(shù)學(xué)方式合并到根據(jù)所有EPI或FSE分段的聯(lián)合并行圖像重建中的 旋轉(zhuǎn)和平移運(yùn)動(dòng)的變換矩陣，可以將量值-值信號(hào)考慮為跨多個(gè)EPI或FSE分段一致，即使 在存在跨分段的大規(guī)模內(nèi)掃描運(yùn)動(dòng)時(shí)。
[0019] 所述高分辨率DWI圖像可以是基于質(zhì)子彌散性特性說(shuō)明腦部結(jié)構(gòu)的腦部圖像。
[0020] 所述方法可以包括使用高分辨率DWI圖像生成腦部的部分各向異性（FA)圖。
[0021] 其它實(shí)施例涉及一種用于根據(jù)包括外部導(dǎo)航回波的多重拍攝交錯(cuò)MRI脈沖序列 來(lái)生成高分辨率DWI和DTI圖像的方法。所述方法可以包括：（a)根據(jù)嵌入在所述交錯(cuò)MRI 脈沖序列中的導(dǎo)航回波以編程方式估計(jì)多個(gè)EPI或FSE分段之間的運(yùn)動(dòng)引發(fā)的相位變動(dòng)和 位置變化；（b)將（i)拍攝到拍攝相位和位置變動(dòng)和（ii)已知的線圈靈敏度數(shù)據(jù)以編程方 式合并成一數(shù)學(xué)模型，所述數(shù)學(xué)模型聯(lián)合計(jì)算在未校正交錯(cuò)DWI數(shù)據(jù)中重疊的質(zhì)子源密度 量值信號(hào)以生成經(jīng)校正的DWI數(shù)據(jù)；以及（c)基于所述經(jīng)校正的DWI數(shù)據(jù)生成高分辨率DWI 和DTI圖像以由此生成沒(méi)有混淆偽像的圖像。
[0022] 可以使用低分辨率單次拍攝序列或高分辨率并行單次拍攝序列獲取所述導(dǎo)航回 波。
[0023] 低分辨率單次拍攝序列在被使用時(shí)可以是單次拍攝回波平面成像（EPI)序列。
[0024] 高分辨率并行單次拍攝序列可以是具有2或4的加速因子的并行單次拍攝EPI。
[0025] 所述多重拍攝交錯(cuò)MRI脈沖序列可以與生成作為所述多個(gè)分段的EPI分段的交錯(cuò) 回波平面成像（EPI)或者生成作為所述多個(gè)分段的FSE分段的交錯(cuò)快速自旋回波（FSE)成 像關(guān)聯(lián)。
[0026] 根據(jù)所獲取的數(shù)據(jù)估計(jì)運(yùn)動(dòng)引發(fā)的相位和位置變動(dòng)可以由以下步驟執(zhí)行：（i)通 過(guò)將所述并行重建應(yīng)用到每個(gè)個(gè)體EPI或FSE分段來(lái)重建對(duì)應(yīng)于不同EPI或FSE分段的 圖像；和（ii)以數(shù)學(xué)方式量化由所述重建生成的多個(gè)圖像之間的相位和位置變化；隨后 (iii)在空間上平滑從數(shù)學(xué)方式的量化導(dǎo)出的拍攝到拍攝相位變動(dòng)圖以產(chǎn)生高信噪比的相 位信息。
[0027] 方法可以包括從相應(yīng)的所獲取的DWI圖像數(shù)據(jù)集的基線T2加權(quán)EPI導(dǎo)出用于所 述并行圖像重建的線圈靈敏度分布數(shù)據(jù)。
[0028] 可以通過(guò)比較對(duì)應(yīng)于不同分段的復(fù)值圖像的相位值來(lái)計(jì)算不同EPI或FSE分段之 間的相位變動(dòng)。
[0029] 可以根據(jù)對(duì)應(yīng)于不同分段的k-空間數(shù)據(jù)計(jì)算不同EPI或FSE分段之間的旋轉(zhuǎn)和 平移運(yùn)動(dòng)。
[0030] 可以使用空間平滑協(xié)議在空間上平滑所述相位信息。
[0031] 所述空間平滑協(xié)議可以包括保存所述相位變動(dòng)圖的銳利邊緣信息的總體變動(dòng)算 法或任何其他空間平滑過(guò)程。
[0032] 假定在不存在跨分段的大規(guī)模內(nèi)掃描運(yùn)動(dòng)時(shí)量值-值信號(hào)跨多個(gè)分段一致，在矩 陣求逆同時(shí)被應(yīng)用到所有EPI或FSE分段的情況下，可以通過(guò)聯(lián)合施行對(duì)所有EPI或FSE 分段的并行圖像重建而計(jì)算來(lái)自圖像數(shù)據(jù)的重疊體素的DWI信號(hào)?？梢曰谒烙?jì)的相位 變動(dòng)和位置變化計(jì)算跨多個(gè)EPI或FSE分段的相位變動(dòng)。
[0033] 使用反映被以數(shù)學(xué)方式合并到根據(jù)所有EPI或FSE分段的聯(lián)合并行圖像重建中的 旋轉(zhuǎn)和平移運(yùn)動(dòng)的變換矩陣，可以將量值-值信號(hào)考慮為跨多個(gè)EPI或FSE分段一致，即使 在存在跨分段的大規(guī)模內(nèi)掃描運(yùn)動(dòng)時(shí)。
[0034] 再其它實(shí)施例涉及一種用于根據(jù)多重拍攝交錯(cuò)MRI脈沖序列生成高分辨率fMRI 圖像或其他類型的非DWI圖像而不依賴外部導(dǎo)航回波的方法。方法包括：（a)使用并行圖 像重建根據(jù)所獲取的圖像數(shù)據(jù)固有地、以編程方式估計(jì)多個(gè)回波平面成像（EPI)或螺旋分 段之間的運(yùn)動(dòng)引發(fā)的相位變動(dòng)和位置變化；（b)以編程方式將（i)來(lái)自所估計(jì)的運(yùn)動(dòng)引發(fā) 的相位變動(dòng)和位置變化的拍攝到拍攝相位和位置變動(dòng)與（ii)所計(jì)算的或已知的線圈靈敏 度數(shù)據(jù)合并成一數(shù)學(xué)模型，所述數(shù)學(xué)模型聯(lián)合計(jì)算在未校正交錯(cuò)fMRI數(shù)據(jù)或非DWI數(shù)據(jù)中 重疊的質(zhì)子源密度信號(hào)以生成經(jīng)校正的交錯(cuò)圖像數(shù)據(jù)；以及（c)使用所述經(jīng)校正的交錯(cuò)圖 像數(shù)據(jù)生成高分辨率fMRI圖像或其他非DWI圖像以由此生成沒(méi)有運(yùn)動(dòng)引發(fā)的混淆偽像的 圖像。
[0035] 所述多重拍攝交錯(cuò)MRI脈沖序列可以與生成作為所述多個(gè)分段的EPI分段的交錯(cuò) 回波平面成像（EPI)或者生成作為所述多個(gè)分段的螺旋分段的交錯(cuò)螺旋成像關(guān)聯(lián)。
[0036] 根據(jù)所獲取的數(shù)據(jù)固有地估計(jì)運(yùn)動(dòng)引發(fā)的相位和位置變動(dòng)可以通過(guò)以下步驟來(lái) 執(zhí)行：（i)通過(guò)將所述并行重建應(yīng)用到每個(gè)個(gè)體EPI或螺旋分段來(lái)重建對(duì)應(yīng)于不同EPI或 螺旋分段的圖像；和（ii)以數(shù)學(xué)方式量化由所述重建生成的多個(gè)圖像之間的相位和位置 變化；隨后（iii)在空間上平滑從數(shù)學(xué)方式的量化導(dǎo)出的拍攝到拍攝相位變動(dòng)圖以產(chǎn)生高 信噪比的相位信息。
[0037] 可以通過(guò)比較對(duì)應(yīng)于不同分段的復(fù)值圖像的相位值來(lái)計(jì)算不同EPI或螺旋分段 之間的所述相位變動(dòng)。
[0038] 可以根據(jù)對(duì)應(yīng)于不同分段的k_空間數(shù)據(jù)計(jì)算不同EPI或螺旋分段之間的旋轉(zhuǎn)和 平移運(yùn)動(dòng)。
[0039] 可以使用保存所述相位變動(dòng)圖的銳利邊緣信息的空間平滑協(xié)議在空間上平滑所 述相位信息。
[0040] 所述空間平滑協(xié)議可以包括保存所述相位變動(dòng)圖的銳利邊緣信息的總體變動(dòng)算 法。
[0041] 所述圖像可以是具有來(lái)自重疊體素的fMRI信號(hào)的fMRI圖像，假定不存在跨分段 的大規(guī)模內(nèi)掃描運(yùn)動(dòng)時(shí)量值-值信號(hào)跨多個(gè)分段一致，在將矩陣求逆同時(shí)應(yīng)用到所有EPI 或螺旋分段的情況下，通過(guò)聯(lián)合施行對(duì)所有EPI或螺旋分段的并行圖像重建而計(jì)算所述 fMRI信號(hào)?？梢曰谒烙?jì)的相位變動(dòng)和位置變化計(jì)算跨多個(gè)EPI或螺旋分段的相位變 動(dòng)。
[0042] 使用反映被以數(shù)學(xué)方式合并到根據(jù)所有EPI或螺旋分段的聯(lián)合并行圖像重建中 的旋轉(zhuǎn)和平移運(yùn)動(dòng)的變換矩陣，可以將量值值信號(hào)考慮為跨多個(gè)EPI或螺旋分段一致，即 使具有跨分段的大規(guī)模內(nèi)掃描運(yùn)動(dòng)。
[0043] 再其它實(shí)施例涉及一種用于根據(jù)包括外部導(dǎo)航回波的多重拍攝交錯(cuò)MRI脈沖序 列生成高分辨率fMRI圖像或其他類型的使用非DWI數(shù)據(jù)的圖像的方法。方法包括：（a)根 據(jù)嵌入在交錯(cuò)MRI脈沖序列中的導(dǎo)航回波以編程方式估計(jì)多個(gè)回波平面成像（EPI)或螺旋 分段之間的運(yùn)動(dòng)引發(fā)的相位變動(dòng)和位置變化；（b)把（i)從編程方式的估計(jì)導(dǎo)出的拍攝到 拍攝相位和位置變動(dòng)與（ii)所計(jì)算的或已知的線圈靈敏度數(shù)據(jù)合并成一數(shù)學(xué)模型，所述數(shù) 學(xué)模型聯(lián)合計(jì)算在未校正交錯(cuò)fMRI或其他類型的非DWI圖像數(shù)據(jù)中重疊的質(zhì)子源密度信 號(hào)以生成經(jīng)校正的圖像數(shù)據(jù)；以及（c)使用所述經(jīng)校正的圖像數(shù)據(jù)生成高分辨率fMRI圖像 或其他非DWI圖像。
[0044] 所述多重拍攝交錯(cuò)MRI脈沖序列可以與生成作為所述多個(gè)分段的EPI分段的交錯(cuò) 回波平面成像（EPI)或者生成作為所述多個(gè)分段的螺旋分段的交錯(cuò)螺旋成像關(guān)聯(lián)。
[0045] 根據(jù)所獲取的數(shù)據(jù)固有地估計(jì)運(yùn)動(dòng)引發(fā)的相位和位置變動(dòng)可以包括：（i)通過(guò)將 所述并行重建應(yīng)用到每個(gè)個(gè)體EPI或螺旋分段來(lái)重建對(duì)應(yīng)于不同EPI或螺旋分段的圖像； 和（ii)以數(shù)學(xué)方式量化由所述重建生成的多個(gè)圖像之間的相位和位置變化；隨后（iii)在 空間上平滑從數(shù)學(xué)方式的量化導(dǎo)出的拍攝到拍攝相位變動(dòng)圖以產(chǎn)生高信噪比的相位信息。
[0046] 可以通過(guò)比較對(duì)應(yīng)于不同分段的復(fù)值圖像的相位值來(lái)計(jì)算不同分段之間的所述 相位變動(dòng)。
[0047] 可以根據(jù)對(duì)應(yīng)于不同分段的k_空間數(shù)據(jù)計(jì)算不同分段之間的旋轉(zhuǎn)和平移運(yùn)動(dòng)。
[0048] 可以使用保存所述相位變動(dòng)圖的銳利邊緣信息的空間平滑協(xié)議來(lái)在空間上平滑 所述相位信息。
[0049] 所述相位平滑協(xié)議可以包括總體變動(dòng)算法。
[0050] 假定不存在跨分段的大規(guī)模內(nèi)掃描運(yùn)動(dòng)時(shí)量值-值信號(hào)跨多個(gè)分段一致，在將矩 陣求逆同時(shí)應(yīng)用到所有分段的情況下，可以通過(guò)聯(lián)合施行對(duì)所有分段的并行圖像重建而計(jì) 算來(lái)自重疊體素的圖像數(shù)據(jù)信號(hào)?？梢曰谒烙?jì)的相位變動(dòng)和位置變化計(jì)算跨多個(gè)分段 的相位變動(dòng)。
[0051] 使用反映以數(shù)學(xué)方式合并到根據(jù)所有分段的聯(lián)合并行圖像重建中的旋轉(zhuǎn)和平移 運(yùn)動(dòng)的變換矩陣，可以將量值-值信號(hào)考慮為跨多個(gè)分段一致，即使在存在跨分段的大規(guī) 模內(nèi)掃描運(yùn)動(dòng)的情況下。
[0052] -些實(shí)施例涉及一種圖像處理電路，其配置成電子地執(zhí)行上面和/或本文中所述 的方法中的任一個(gè)。
[0053] -些實(shí)施例涉及一種MR圖像處理系統(tǒng)，包括配置成執(zhí)行本文中描述和/或要求保 護(hù)的方法中的任一個(gè)的至少一個(gè)處理器。
[0054] 再其它實(shí)施例涉及一種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，具有非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，非暫 時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)具有體現(xiàn)在介質(zhì)中的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼，所述計(jì)算機(jī)可讀程序 代碼包括配置成執(zhí)行本文中描述和/或要求保護(hù)的方法中的任一個(gè)的計(jì)算機(jī)可讀程序代 碼。
[0055] 注意，關(guān)于一個(gè)實(shí)施例描述的本發(fā)明的各方面可以合并到不同的實(shí)施例中，盡管 未相對(duì)于他進(jìn)行具體地描述。也即是說(shuō)，可以以任何方式和/或組合方式來(lái)組合所有實(shí)施 例和/或任何實(shí)施例的特征。另外，可以將關(guān)于一個(gè)權(quán)利要求要求保護(hù)的任何特征或子特 征無(wú)保留地包括在另一個(gè)將來(lái)的權(quán)利要求中，并且這應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為在所提交的權(quán)利要求中被 支持。因此，舉例來(lái)說(shuō)，關(guān)于方法權(quán)利要求所要求保護(hù)的任何特征可以可替換地要求保護(hù)為 系統(tǒng)、電路、計(jì)算機(jī)可讀程序代碼或工作站的部分。 申請(qǐng)人:保留改變?nèi)魏卧继峤坏臋?quán)利要 求或相應(yīng)地提交任何新權(quán)利要求的權(quán)利，包括能夠?qū)⑷魏纬跏继峤坏臋?quán)利要求修改成從屬 于任何其他權(quán)利要求和/或合并任何其他權(quán)利要求的任何特征的權(quán)利，盡管初始沒(méi)有以該 方式要求保護(hù)。在下面闡述的說(shuō)明書(shū)中詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的這些和其他目的和/或方面。
[0056] 本文詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的前述和其他目的和方面。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0057] 該專利或申請(qǐng)文件包含至少一個(gè)用彩色完成的圖。在請(qǐng)求并支付必要的費(fèi)用后， 將由專利局提供帶有彩色圖的本專利或?qū)＠暾?qǐng)公開(kāi)的副本。
[0058] 圖1圖示了 MRI圖像。圖IA :15個(gè)方向的四次拍攝交錯(cuò)DTI數(shù)據(jù)

【權(quán)利要求】
1. 一種用于根據(jù)多重拍攝交錯(cuò)MRI脈沖序列來(lái)生成高分辨率DWI圖像而不依賴外部導(dǎo) 航回波的MRI圖像數(shù)據(jù)信號(hào)后處理方法，包括： 使用并行圖像重建固有地、以編程方式估計(jì)所獲取的DWI圖像數(shù)據(jù)的多個(gè)分段之間的 運(yùn)動(dòng)引發(fā)的相位變動(dòng)和位置變化； 以編程方式把（i)來(lái)自所估計(jì)的運(yùn)動(dòng)引發(fā)的相位變動(dòng)和位置變化的拍攝到拍攝相位和 位置變動(dòng)與（ii)所定義的線圈靈敏度分布數(shù)據(jù)合并成一數(shù)學(xué)模型，所述數(shù)學(xué)模型可以聯(lián)合 計(jì)算在所獲取的未校正交錯(cuò)DWI圖像數(shù)據(jù)中重疊的量值-值源密度信號(hào)以生成經(jīng)校正的 DWI圖像數(shù)據(jù)；以及 基于經(jīng)校正的數(shù)據(jù)以編程方式生成高分辨率DWI圖像以由此生成沒(méi)有混淆偽像的圖 像。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過(guò)將多個(gè)分段中的一個(gè)分段用作相位和位置的 參考分段并且計(jì)算所述參考分段與所獲取的DWI圖像數(shù)據(jù)的其他分段之間與相位和位置 關(guān)聯(lián)的信號(hào)的差來(lái)執(zhí)行估計(jì)運(yùn)動(dòng)引發(fā)的相位變動(dòng)和位置變化。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述多重拍攝MRI脈沖序列包括與以下各項(xiàng)中的一 個(gè)或多個(gè)關(guān)聯(lián)的多重拍攝交錯(cuò)MRI脈沖序列：（i)交錯(cuò)回波平面成像（EPI); (ii)交錯(cuò)快速 自旋回波（FSE)成像；或者（iiii)交錯(cuò)螺旋成像。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述多重拍攝交錯(cuò)MRI脈沖序列與生成作為所述多 個(gè)分段的EPI分段的交錯(cuò)回波平面成像（EPI)或者生成作為所述多個(gè)分段的FSE分段的交 錯(cuò)快速自旋回波（FSE)成像關(guān)聯(lián)。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中，根據(jù)所獲取的數(shù)據(jù)固有地估計(jì)運(yùn)動(dòng)引發(fā)的相位和 位置變動(dòng)包括： i. 通過(guò)將并行重建應(yīng)用到每個(gè)個(gè)體EPI或FSE分段來(lái)重建對(duì)應(yīng)于不同EPI或FSE分 段的圖像；和 ii. 以數(shù)學(xué)方式量化由所述重建生成的多個(gè)圖像之間的相位和位置變化；隨后 iii. 在空間上平滑從數(shù)學(xué)方式的量化導(dǎo)出的拍攝到拍攝相位變動(dòng)圖以產(chǎn)生高信噪比 的相位信息。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括從相應(yīng)的所獲取的DWI圖像數(shù)據(jù)集的基線T2 加權(quán)EPI導(dǎo)出用于所述并行圖像重建的線圈靈敏度分布數(shù)據(jù)。
7. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，通過(guò)比較對(duì)應(yīng)于不同分段的復(fù)值圖像的相位值來(lái) 計(jì)算不同EPI或FSE分段之間的所述相位變動(dòng)。
8. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，根據(jù)對(duì)應(yīng)于不同分段的k-空間數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算不同 EPI或FSE分段之間的旋轉(zhuǎn)和平移運(yùn)動(dòng)。
9. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，使用空間平滑協(xié)議來(lái)在空間上平滑所述相位信息。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述空間平滑協(xié)議包括保存所述相位變動(dòng)圖的銳 利邊緣信息的總體變動(dòng)算法。
11. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中，假定在不存在跨分段的大規(guī)模內(nèi)掃描運(yùn)動(dòng)時(shí)量 值-值信號(hào)跨多個(gè)分段一致，在矩陣求逆同時(shí)被應(yīng)用到所有EPI或FSE分段的情況下，通過(guò) 聯(lián)合施行對(duì)所有EPI或FSE分段的并行圖像重建而計(jì)算來(lái)自重疊體素的所述獲取圖像數(shù)據(jù) 的DWI信號(hào)，并且其中基于所估計(jì)的相位變動(dòng)和位置變化計(jì)算跨多個(gè)EPI或FSE分段的相 位變動(dòng)。
12. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中，使用反映被以數(shù)學(xué)方式合并到根據(jù)所有EPI或 FSE分段的聯(lián)合并行圖像重建中的旋轉(zhuǎn)和平移運(yùn)動(dòng)的變換矩陣，將量值-值信號(hào)考慮為跨 多個(gè)EPI或FSE分段一致，即使在存在跨分段的大規(guī)模內(nèi)掃描運(yùn)動(dòng)時(shí)。
13. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述高分辨率DWI圖像是基于質(zhì)子彌散性特性說(shuō) 明腦部結(jié)構(gòu)的腦部圖像。
14. 如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括使用所述高分辨率DWI圖像生成腦部的部分 各向異性（FA)圖。
15. -種用于根據(jù)包括外部導(dǎo)航回波的多重拍攝交錯(cuò)MRI脈沖序列來(lái)生成高分辨率 DWI和DTI圖像的方法，包括： 根據(jù)嵌入在所述交錯(cuò)MRI脈沖序列中的導(dǎo)航回波以編程方式估計(jì)多個(gè)EPI或FSE分段 之間的運(yùn)動(dòng)引發(fā)的相位變動(dòng)和位置變化； 將（i)拍攝到拍攝相位和位置變動(dòng)和（ii)已知的線圈靈敏度數(shù)據(jù)以編程方式合并成 一數(shù)學(xué)模型，所述數(shù)學(xué)模型聯(lián)合計(jì)算在未校正交錯(cuò)DWI數(shù)據(jù)中重疊的質(zhì)子源密度量值信號(hào) 以生成經(jīng)校正的DWI數(shù)據(jù)；以及 基于所述經(jīng)校正的DWI數(shù)據(jù)生成高分辨率DWI和DTI圖像以由此生成沒(méi)有混淆偽像的 圖像。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，使用低分辨率單次拍攝序列或高分辨率并行單 次拍攝序列獲取所述導(dǎo)航回波。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述低分辨率單次拍攝序列包括單次拍攝回波 平面成像（EPI)序列。
18. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述高分辨率并行單次拍攝序列包括具有2或4 的加速因子的并行單次拍攝EPI。
19. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述多重拍攝交錯(cuò)MRI脈沖序列與生成作為所述 多個(gè)分段的EPI分段的交錯(cuò)回波平面成像（EPI)或者生成作為所述多個(gè)分段的FSE分段的 交錯(cuò)快速自旋回波（FSE)成像關(guān)聯(lián)。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中，根據(jù)所獲取的數(shù)據(jù)估計(jì)運(yùn)動(dòng)引發(fā)的相位和位置 變動(dòng)包括： i. 通過(guò)將所述并行重建應(yīng)用到每個(gè)個(gè)體EPI或FSE分段來(lái)重建對(duì)應(yīng)于不同EPI或FSE 分段的圖像；和 ii. 以數(shù)學(xué)方式量化由所述重建生成的多個(gè)圖像之間的相位和位置變化；隨后 iii.在空間上平滑從數(shù)學(xué)方式的量化導(dǎo)出的拍攝到拍攝相位變動(dòng)圖以產(chǎn)生高信噪比 的相位信息。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，進(jìn)一步包括從相應(yīng)的所獲取的DWI圖像數(shù)據(jù)集的基線 T2加權(quán)EPI導(dǎo)出用于所述并行圖像重建的線圈靈敏度分布數(shù)據(jù)。
22. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中，通過(guò)比較對(duì)應(yīng)于不同分段的復(fù)值圖像的相位值 來(lái)計(jì)算不同EPI或FSE分段之間的相位變動(dòng)。
23. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中，根據(jù)對(duì)應(yīng)于不同分段的k-空間數(shù)據(jù)計(jì)算不同 EPI或FSE分段之間的旋轉(zhuǎn)和平移運(yùn)動(dòng)。
24. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中，使用空間平滑協(xié)議在空間上平滑所述相位信息。
25. 如權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述空間平滑協(xié)議包括保存所述相位變動(dòng)圖的 銳利邊緣信息的總體變動(dòng)算法或任何其他空間平滑過(guò)程。
26. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中，假定在不存在跨分段的大規(guī)模內(nèi)掃描運(yùn)動(dòng)時(shí)量 值-值信號(hào)跨多個(gè)分段一致，在矩陣求逆同時(shí)被應(yīng)用到所有EPI或FSE分段的情況下，通過(guò) 聯(lián)合施行對(duì)所有EPI或FSE分段的并行圖像重建而計(jì)算來(lái)自圖像數(shù)據(jù)的重疊體素的DWI信 號(hào)，并且其中基于所估計(jì)的相位變動(dòng)和位置變化計(jì)算跨多個(gè)EPI或FSE分段的相位變動(dòng)。
27. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中，使用反映被以數(shù)學(xué)方式合并到根據(jù)所有EPI或 FSE分段的聯(lián)合并行圖像重建中的旋轉(zhuǎn)和平移運(yùn)動(dòng)的變換矩陣，將量值-值信號(hào)考慮為跨 多個(gè)EPI或FSE分段一致，即使在存在跨分段的大規(guī)模內(nèi)掃描運(yùn)動(dòng)時(shí)。
28. -種用于根據(jù)多重拍攝交錯(cuò)MRI脈沖序列生成高分辨率fMRI圖像或其他類型的非 DWI圖像而不依賴外部導(dǎo)航回波的方法，包括： 使用并行圖像重建根據(jù)所獲取的圖像數(shù)據(jù)固有地、以編程方式估計(jì)多個(gè)回波平面成像 (EPI)或螺旋分段之間的運(yùn)動(dòng)引發(fā)的相位變動(dòng)和位置變化； 以編程方式將（i)來(lái)自所估計(jì)的運(yùn)動(dòng)引發(fā)的相位變動(dòng)和位置變化的拍攝到拍攝相位和 位置變動(dòng)與（ii)所計(jì)算的或已知的線圈靈敏度數(shù)據(jù)合并成一數(shù)學(xué)模型，所述數(shù)學(xué)模型聯(lián)合 計(jì)算在未校正交錯(cuò)fMRI數(shù)據(jù)或非DWI數(shù)據(jù)中重疊的質(zhì)子源密度信號(hào)以生成經(jīng)校正的交錯(cuò) 圖像數(shù)據(jù)；以及 使用所述經(jīng)校正的交錯(cuò)圖像數(shù)據(jù)生成高分辨率fMRI圖像或其他非DWI圖像以由此生 成沒(méi)有混淆偽像的圖像。
29. 如權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述多重拍攝交錯(cuò)MRI脈沖序列與生成作為所述 多個(gè)分段的EPI分段的交錯(cuò)回波平面成像（EPI)或者生成作為所述多個(gè)分段的螺旋分段的 交錯(cuò)螺旋成像關(guān)聯(lián)。
30. 如權(quán)利要求28所述的方法，其中，根據(jù)所獲取的數(shù)據(jù)固有地估計(jì)運(yùn)動(dòng)引發(fā)的相位 和位置變動(dòng)包括： i. 通過(guò)將所述并行重建應(yīng)用到每個(gè)個(gè)體EPI或螺旋分段來(lái)重建對(duì)應(yīng)于不同EPI或螺 旋分段的圖像；和 ii. 以數(shù)學(xué)方式量化由所述重建生成的多個(gè)圖像之間的相位和位置變化；隨后 iii.在空間上平滑從數(shù)學(xué)方式的量化導(dǎo)出的拍攝到拍攝相位變動(dòng)圖以產(chǎn)生高信噪比 的相位信息。
31. 如權(quán)利要求28所述的方法，其中，通過(guò)比較對(duì)應(yīng)于不同分段的復(fù)值圖像的相位值 來(lái)計(jì)算不同EPI或螺旋分段之間的所述相位變動(dòng)。
32. 如權(quán)利要求28所述的方法，其中，根據(jù)對(duì)應(yīng)于不同分段的k-空間數(shù)據(jù)計(jì)算不同 EPI或螺旋分段之間的旋轉(zhuǎn)和平移運(yùn)動(dòng)。
33. 如權(quán)利要求28所述的方法，其中，使用保存所述相位變動(dòng)圖的銳利邊緣信息的空 間平滑協(xié)議在空間上平滑所述相位信息。
34. 如權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述空間平滑協(xié)議包括保存所述相位變動(dòng)圖的 銳利邊緣信息的總體變動(dòng)算法。
35. 如權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述圖像是包括來(lái)自重疊體素的fMRI信號(hào)的 fMRI圖像，假定不存在跨分段的大規(guī)模內(nèi)掃描運(yùn)動(dòng)時(shí)量值-值信號(hào)跨多個(gè)分段一致，在將 矩陣求逆同時(shí)應(yīng)用到所有EPI或螺旋分段的情況下，通過(guò)聯(lián)合施行對(duì)所有EPI或螺旋分段 的并行圖像重建而計(jì)算所述fMRI信號(hào)，并且其中，基于所估計(jì)的相位變動(dòng)和位置變化計(jì)算 跨多個(gè)EPI或螺旋分段的相位變動(dòng)。
36. 如權(quán)利要求28所述的方法，其中，使用反映被以數(shù)學(xué)方式合并到根據(jù)所有EPI或螺 旋分段的聯(lián)合并行圖像重建中的旋轉(zhuǎn)和平移運(yùn)動(dòng)的變換矩陣，將量值值信號(hào)考慮為跨多個(gè) EPI或螺旋分段一致，即使具有跨分段的大規(guī)模內(nèi)掃描運(yùn)動(dòng)。
37. -種用于根據(jù)包括外部導(dǎo)航回波的多重拍攝交錯(cuò)MRI脈沖序列生成高分辨率fMRI 圖像或其他類型的使用非DWI數(shù)據(jù)的圖像的方法，包括： 根據(jù)嵌入在交錯(cuò)MRI脈沖序列中的導(dǎo)航回波以編程方式估計(jì)多個(gè)回波平面成像（EPI) 或螺旋分段之間的運(yùn)動(dòng)引發(fā)的相位變動(dòng)和位置變化； 把（i)從編程方式的估計(jì)導(dǎo)出的拍攝到拍攝相位和位置變動(dòng)與（ii)所計(jì)算的或已知 的線圈靈敏度數(shù)據(jù)合并成一數(shù)學(xué)模型，所述數(shù)學(xué)模型聯(lián)合計(jì)算在未校正交錯(cuò)fMRI或其他 類型的非DWI圖像數(shù)據(jù)中重疊的質(zhì)子源密度信號(hào)以生成經(jīng)校正的圖像數(shù)據(jù)；以及 使用所述經(jīng)校正的圖像數(shù)據(jù)生成高分辨率fMRI圖像或其他非DWI圖像。
38. 如權(quán)利要求37所述的方法，其中，所述多重拍攝交錯(cuò)MRI脈沖序列與生成作為所述 多個(gè)分段的EPI分段的交錯(cuò)回波平面成像（EPI)或者生成作為所述多個(gè)分段的螺旋分段的 交錯(cuò)螺旋成像關(guān)聯(lián)。
39. 如權(quán)利要求38所述的方法，其中，根據(jù)所獲取的數(shù)據(jù)固有地估計(jì)運(yùn)動(dòng)引發(fā)的相位 和位置變動(dòng)包括： i. 通過(guò)將所述并行重建應(yīng)用到每個(gè)個(gè)體EPI或螺旋分段來(lái)重建對(duì)應(yīng)于不同EPI或螺 旋分段的圖像；和 ii. 以數(shù)學(xué)方式量化由所述重建生成的多個(gè)圖像之間的相位和位置變化；隨后 iii. 在空間上平滑從數(shù)學(xué)方式的量化導(dǎo)出的拍攝到拍攝相位變動(dòng)圖以產(chǎn)生高信噪比 的相位信息。
40. 如權(quán)利要求39所述的方法，其中，通過(guò)比較對(duì)應(yīng)于不同分段的復(fù)值圖像的相位值 來(lái)計(jì)算不同分段之間的所述相位變動(dòng)。
41. 如權(quán)利要求39所述的方法，其中，根據(jù)對(duì)應(yīng)于不同分段的k-空間數(shù)據(jù)計(jì)算不同分 段之間的旋轉(zhuǎn)和平移運(yùn)動(dòng)。
42. 如權(quán)利要求39所述的方法，其中，使用保存所述相位變動(dòng)圖的銳利邊緣信息的空 間平滑協(xié)議來(lái)在空間上平滑所述相位信息。
43. 如權(quán)利要求42所述的方法，其中，所述空間平滑協(xié)議包括總體變動(dòng)算法。
44. 如權(quán)利要求39所述的方法，其中，假定不存在跨分段的大規(guī)模內(nèi)掃描運(yùn)動(dòng)時(shí)量 值-值信號(hào)跨多個(gè)分段一致，在將矩陣求逆同時(shí)應(yīng)用到所有分段的情況下，通過(guò)聯(lián)合施行 對(duì)所有分段的并行圖像重建而計(jì)算來(lái)自重疊體素的圖像數(shù)據(jù)信號(hào)，并且其中，基于所估計(jì) 的相位變動(dòng)和位置變化計(jì)算跨多個(gè)分段的相位變動(dòng)。
45. 如權(quán)利要求39所述的方法，其中，使用反映以數(shù)學(xué)方式合并到根據(jù)所有分段的聯(lián) 合并行圖像重建中的旋轉(zhuǎn)和平移運(yùn)動(dòng)的變換矩陣，將量值-值信號(hào)考慮為跨多個(gè)分段一 致，即使在存在跨分段的大規(guī)模內(nèi)掃描運(yùn)動(dòng)的情況下。
46. -種圖像處理電路，其配置成電子地執(zhí)行權(quán)利要求1-45所述的方法中的任一個(gè)。
47. -種MR圖像處理系統(tǒng)，包括配置成執(zhí)行權(quán)利要求1-45所述的方法中的任一個(gè)的至 少一個(gè)處理器。
48. -種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，包括具有體現(xiàn)在介質(zhì)中的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼的非暫時(shí)性計(jì) 算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀程序代碼包括配置成執(zhí)行權(quán)利要求1-45所述的方法 中的任一個(gè)的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼。
【文檔編號(hào)】A61B5/055GK104379058SQ201380033385
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2013年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月28日
【發(fā)明者】N-K.陳, A.W.宋 申請(qǐng)人:杜克大學(xué)