專(zhuān)利名稱(chēng)：床連續(xù)移動(dòng)的靈敏度編碼磁共振并行成像的制作方法
床連續(xù)移動(dòng)的靈敏度編碼磁共振并行成像
本發(fā)明涉及磁共振成像領(lǐng)域。其特別應(yīng)用于癌癥篩查、血管造影術(shù) 和其它對(duì)全身或者身體大部分有利地進(jìn)行的診斷成像方法，并將特別參 考進(jìn)行描述。但是，其通常還應(yīng)用于連續(xù)移動(dòng)工作臺(tái)的磁共振成像。
磁共振掃描儀具有通常比平均人體尺寸小得多的有限視場(chǎng)。因此， 磁共振成像不易用于進(jìn)行"全身"或者其它擴(kuò)大的感興趣區(qū)域的成像， 其中所感興趣區(qū)域大于掃描儀視場(chǎng)。這限制了用于診斷任務(wù)例如癌癥篩 查、血管造影術(shù)等等的磁共振成像的有效性。
一種對(duì)大于掃描儀視場(chǎng)的擴(kuò)大的感興趣區(qū)域成像的方法為多站方 法，其中成像以不連續(xù)的步驟進(jìn)行。在每一個(gè)步壤成像一個(gè)掃描儀視場(chǎng)。 隨后，成像對(duì)象被推進(jìn)通過(guò)掃描儀腔等于掃描儀視場(chǎng)軸向長(zhǎng)度的距離， 并且成像另一個(gè)掃描儀視場(chǎng)。將連續(xù)成像的視場(chǎng)拼接在一起以形成擴(kuò)大 的感興趣區(qū)域的困像。多站方法具有某些缺陷。起動(dòng)-停止工作臺(tái)的動(dòng)作 會(huì)煩擾患者、增加患者運(yùn)動(dòng)偽像并增加了總的成像持續(xù)時(shí)間。還在連續(xù) 掃描儀視場(chǎng)之間邊界的組合圖像上引入不連續(xù)點(diǎn)。
在連續(xù)移動(dòng)工作臺(tái)磁共振成像中，通常以恒定的工作臺(tái)速度連續(xù)軸 向推進(jìn)患者通過(guò)掃描儀腔，在連續(xù)的工作臺(tái)推進(jìn)期間采集磁共振成像數(shù) 據(jù)。和多站方法相比，因?yàn)楣ぷ髋_(tái)連續(xù)移動(dòng)而不是以"起動(dòng)-停止"棋式 移動(dòng)，所以采用連續(xù)移動(dòng)工作臺(tái)的成像通常更快、減少或者消除了圖像 不連續(xù)點(diǎn)、并且通常不太煩擾患者。
并行成像是另一種進(jìn)行較快掃描的技術(shù)。在并行成像中，采用多個(gè)
線(xiàn)圏接收磁共振信號(hào)。例如，在靈敏度編碼(SENSE)成像中，稀疏采 樣k-空間，并將該多個(gè)線(xiàn)團(tuán)的數(shù)據(jù)用于補(bǔ)償任一個(gè)線(xiàn)圍采樣的稀疏性。 例如采用四個(gè)線(xiàn)圍時(shí)，僅僅可獲得每條笫四相位編碼線(xiàn)。從每個(gè)線(xiàn)圍采 集的數(shù)據(jù)重建分散的困像，同時(shí)產(chǎn)生一組和該四個(gè)線(xiàn)閨對(duì)應(yīng)的四個(gè)"折 疊"重建圖像?？紤]到線(xiàn)圉靈敏度因子組合、或者展開(kāi)這些折疊困像以 產(chǎn)生最終的圖像，其特征基本上和通過(guò)每條相位編碼線(xiàn)的單個(gè)線(xiàn)圃采樣 所獲得的圖像數(shù)據(jù)相同。在該實(shí)例中，罔為僅僅采集每個(gè)笫四相位編碼 線(xiàn)，所以可獲得成像速度提高四個(gè)因子?；诰€(xiàn)圍數(shù)和SENSE因子，還
可另外提高成像速度。其它并行成像技術(shù)例如SMASH也有各種優(yōu)勢(shì)， 例如提高成像速度、圖像分辨率較高，等等。
因?yàn)楫?dāng)患者移動(dòng)通過(guò)掃描儀視場(chǎng)時(shí)工作臺(tái)移動(dòng)引入與時(shí)間相關(guān)的線(xiàn) 圈靈敏度因子，所以難以進(jìn)行采用連續(xù)移動(dòng)工作臺(tái)和固定接收線(xiàn)圈的并 行成像。可替換地采用可移動(dòng)線(xiàn)圈(例如設(shè)置在移動(dòng)工作臺(tái)上或者移動(dòng) 工作臺(tái)內(nèi)，或直接置于患者上面)。但是，因?yàn)楣ぷ髋_(tái)平移將移動(dòng)的線(xiàn) 圈移位至掃描儀視場(chǎng)外，所以患者的整個(gè)身體都必須覆蓋該種線(xiàn)圈。對(duì) 某些應(yīng)用，需要混合設(shè)置，其中并行成像陣列的一些線(xiàn)圈相對(duì)于掃描儀 固定，而其它線(xiàn)圏隨著患者移動(dòng)。在這些混合設(shè)置中，固定線(xiàn)圈具有與 時(shí)間相關(guān)的線(xiàn)圏靈敏度因子，而可移動(dòng)線(xiàn)圈具有與時(shí)間無(wú)關(guān)的靈敏度因 子。對(duì)于采用連續(xù)移動(dòng)工作臺(tái)和固定或者混合線(xiàn)圈設(shè)置的并行成像，標(biāo) 準(zhǔn)重建方法(SENSE、 SMASH)不適用。
本發(fā)明考慮了克服上述限制和其它問(wèn)題的改進(jìn)裝置和方法。
根據(jù)一個(gè)方面，提供一種成像方法。連續(xù)移動(dòng)成像對(duì)象通過(guò)掃描儀 視場(chǎng)。在連續(xù)移動(dòng)期間，采用多個(gè)射頻線(xiàn)圈采集k-空間數(shù)據(jù)。該采集包 括在至少一個(gè)欠采樣方向上欠采樣k-空間。對(duì)采集的k-空間數(shù)據(jù)沿連 續(xù)移動(dòng)方向進(jìn)行傅立葉變換，以限定具有連續(xù)移動(dòng)變換方向上的真實(shí)空 間尺寸和橫過(guò)連續(xù)移動(dòng)方向的橫向方向上的k-空間尺寸的混合空間數(shù) 據(jù)。沿該橫向方向變換該混合數(shù)據(jù)以產(chǎn)生重建圖像。對(duì)于該至少一個(gè)欠 采樣方向限定從射頻線(xiàn)團(tuán)的大量k-空間數(shù)據(jù)至真實(shí)空間的加權(quán)變換。該 加權(quán)變換組合了與患者位置相關(guān)的線(xiàn)圈靈敏度權(quán)重因子。
根據(jù)另一方面，公開(kāi)一種磁共振成像掃描儀，其執(zhí)行上段所述的成 <象方法。
根據(jù)另一方面，公開(kāi)一種處理器，用于對(duì)在成像對(duì)象連續(xù)移動(dòng)期間 使用多個(gè)射頻線(xiàn)圈所采集的k-空間數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)處理方法并包括 在至少一個(gè)欠采樣方向上的k-空間欠采樣。通過(guò)該處理器執(zhí)行的圖像數(shù) 據(jù)處理方法包括沿連續(xù)移動(dòng)方向混合變換所采集的k-空間數(shù)據(jù)，以限 定具有連續(xù)移動(dòng)變換方向上的真實(shí)空間尺寸和在橫過(guò)連續(xù)移動(dòng)方向的橫 向方向上的k-空間尺寸的混合空間數(shù)據(jù)；對(duì)于該至少一個(gè)欠采樣方向限 定從所有射頻線(xiàn)圈的k-空間至真實(shí)空間的加權(quán)變換，該加權(quán)變換組合了 與患者位置相關(guān)的線(xiàn)團(tuán)靈敏度權(quán)重因子并包括沿該橫向方向的混合空間
數(shù)據(jù)的傅立葉變換以產(chǎn)生重建圖像；該方法沿欠采樣方向應(yīng)用所限定的 加權(quán)變換。
根據(jù)另一方面，公開(kāi)一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其通過(guò)相關(guān)數(shù)字處理器編碼可 執(zhí)行指令以對(duì)在成像對(duì)象連續(xù)移動(dòng)期間使用多個(gè)射頻線(xiàn)圈所采集的k-
空間數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)處理方法并包括在至少一個(gè)欠采樣方向上的k-空間欠采樣。該圖像數(shù)據(jù)處理方法包括沿連續(xù)移動(dòng)方向混合變換所采 集的k-空間數(shù)據(jù)，以限定具有連續(xù)移動(dòng)變換方向上的真實(shí)空間尺寸和在 橫過(guò)連續(xù)移動(dòng)方向的橫向方向上的k-空間尺寸的混合空間數(shù)據(jù)；對(duì)于該 至少一個(gè)欠采樣方向限定從所有射頻線(xiàn)圈的k-空間至真實(shí)空間的加權(quán) 變換，該加權(quán)變換組合了與患者位置相關(guān)的線(xiàn)圏靈敏度權(quán)重因子并包括 沿該橫向方向的混合空間數(shù)據(jù)的傅立葉變換以產(chǎn)生重建圖像；該方法沿 欠采樣方向應(yīng)用所限定的加權(quán)變換。
一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)組合連續(xù)移動(dòng)工作臺(tái)磁共振成像和并行成像而較 快成像。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)采用結(jié)合并行成像進(jìn)行的連續(xù)移動(dòng)工作臺(tái)磁共 振成像而并行成像的視場(chǎng)比掃描儀視場(chǎng)大。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于以固定線(xiàn)圈促進(jìn)連續(xù)移動(dòng)工作臺(tái)磁共振成像和并行 成像的組合。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于以固定線(xiàn)圈和移動(dòng)線(xiàn)團(tuán)促進(jìn)連續(xù)移動(dòng)工作臺(tái)磁共振 成像和并行成像的組合。
另 一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于將線(xiàn)團(tuán)負(fù)載效應(yīng)可選擇地合并到與患者位置相關(guān) 的、并且結(jié)合到重建的線(xiàn)圈靈敏度因子。
本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀下面優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述時(shí)可清楚多種其 它優(yōu)勢(shì)和益處。
本發(fā)明具體化為各種部件以及部件的設(shè)置，以及各種過(guò)程操作以及 過(guò)程操作的設(shè)置。附圖僅僅為描述優(yōu)選實(shí)施例而不應(yīng)解釋為限制本發(fā)明。


圖1示意性地示出了連續(xù)移動(dòng)工作臺(tái)磁共振成像系統(tǒng)的實(shí)例，其包 括采用多個(gè)磁共振接收線(xiàn)圈的并行成像。
圖2示意性地示出了重疊在掃描儀視場(chǎng)兩次連續(xù)掃描同時(shí)成像對(duì)象 連續(xù)移動(dòng)時(shí)采集的有效視場(chǎng)。圖2另外還示意性地示出了在重建每個(gè)有
效視場(chǎng)中釆用的與患者位置相關(guān)的線(xiàn)圉靈敏度權(quán)重因子。
圖3示意性地示出了從圖2掃描所示出的圖像，并添加有效視場(chǎng)和 重疊區(qū)域。
參考圖1，磁共振成像掃描儀IO對(duì)位于連續(xù)移動(dòng)工作臺(tái)或者床14上 的成像對(duì)象12進(jìn)行成像。該連續(xù)移動(dòng)工作臺(tái)以圖1中被標(biāo)記的塊箭頭所 示的速度v進(jìn)行移動(dòng)。該磁共振成像掃描儀IO通常包括各種包含在外罩 16中的部件并由此在圖1中不可見(jiàn)，例如至少在其中設(shè)置有一部分成像 對(duì)象12的掃描儀視場(chǎng)20 (在圖1的透視圖中掃描儀視場(chǎng)20被掃描儀罩 16從直接視野遮擋，因此在圖l中以虛線(xiàn)表示)內(nèi)產(chǎn)生基本上時(shí)間和空 間恒定的B。磁場(chǎng)的主磁場(chǎng)線(xiàn)圈，和至少在掃描儀視場(chǎng)20中選擇性地產(chǎn)生 磁場(chǎng)梯度的磁場(chǎng)梯度線(xiàn)圈。
另外，多個(gè)射頻線(xiàn)圈選擇性地與掃描儀視場(chǎng)20中的部分成像對(duì)象耦 合。在圖l的實(shí)例中，這些線(xiàn)圈包括設(shè)置在外罩16上面或者里面的正交 鳥(niǎo)籠式線(xiàn)圈22;該正交鳥(niǎo)籠式線(xiàn)圈22的端環(huán)在圖1中以虛線(xiàn)表示。圖l 的示例線(xiàn)圈還包括設(shè)置在掃描儀外罩16上的固定線(xiàn)圈24。圖1的示例線(xiàn) 圈還包括嵌入在連續(xù)移動(dòng)工作臺(tái)14內(nèi)的可移動(dòng)線(xiàn)圈26(在圖1的透視圖 中可以看到兩個(gè)固定線(xiàn)圈24和一個(gè)可移動(dòng)線(xiàn)圈26)。
成像時(shí)，掃描儀IO在掃描儀視場(chǎng)20內(nèi)產(chǎn)生基本上空間和時(shí)間恒定的 Bo磁場(chǎng)，正交鳥(niǎo)籠式線(xiàn)圈22在^氫拉莫爾頻率或者另一合適的磁共振 頻率下注入射頻激勵(lì)以激勵(lì)成像對(duì)象12的磁共振信號(hào)選擇部分。在并行 成像模式下將固定線(xiàn)圈24用于采集磁共振成像數(shù)據(jù)?？蛇x地，可移動(dòng)線(xiàn) 圏26也用于并行成像。在另一種考慮的并行成像模式中，僅僅采用可移 動(dòng)線(xiàn)圈26采集磁共振成像數(shù)據(jù)。成像時(shí)，掃描儀IO產(chǎn)生沿選擇的k-空 間軌跡編碼磁共振信號(hào)的磁場(chǎng)梯度。笛卡兒編碼通常包括讀出方向以及 一個(gè)或兩個(gè)相位編碼方向(分別對(duì)于兩維和三維成像) 可替換地，使 用多個(gè)兩維切片采集來(lái)進(jìn)行三維成像。同時(shí)在成像期間，工作臺(tái)14以速 度v連續(xù)移動(dòng)?？蛇x地，對(duì)于患者解剖結(jié)構(gòu)的不同部分可改變速度值。 通過(guò)工作臺(tái)位置監(jiān)視器28來(lái)監(jiān)視工作臺(tái)14的位置。
為了利用通過(guò)采用多個(gè)通常具有不同線(xiàn)圏靈敏度的線(xiàn)圈24， 26來(lái)采 集k -空間數(shù)據(jù)而進(jìn)行的并行成像，該采集應(yīng)當(dāng)包括在至少一個(gè)欠采樣方 向上k-空間的欠采樣。例如，如果采用笛卡兒k-空間采集軌跡，則通 過(guò)從k空間采集省略一些相位編碼線(xiàn)可適合地獲得相位編碼方向上的欠 采樣。通過(guò)欠采樣可改進(jìn)成像速度。通過(guò)在后續(xù)圖像重建中包括采用多 個(gè)線(xiàn)圈采集的k-空間數(shù)據(jù)來(lái)補(bǔ)償由欠采樣所引起k-空間數(shù)據(jù)的稀疏
性。將所采集的k-空間磁共振成像樣本存儲(chǔ)在k-空間存儲(chǔ)器30中， 而每個(gè)存儲(chǔ)的k-空間樣本以由工作臺(tái)位置監(jiān)視器28所提供的、表示在 采集k-空間樣本時(shí)工作臺(tái)14位置的值來(lái)表示?？商鎿Q地或者另外地， 因?yàn)橥ㄟ^(guò)速度v(或者如果對(duì)不同解剖區(qū)域采用不同速度則通過(guò)所應(yīng)用的 多個(gè)速度值)使時(shí)間和工作臺(tái)位置相關(guān)，所以可通過(guò)采集時(shí)間來(lái)表示每 個(gè)k -空間值。
為進(jìn)行并行成像，靈敏度處理器32對(duì)合適的線(xiàn)圈靈敏度校準(zhǔn)數(shù)據(jù)采 集進(jìn)行靈敏度分析以確定線(xiàn)圈24， 26的線(xiàn)圈靈敏度Sy (r) 34 (這里r表 示空間位置)。在一個(gè)合適的方法中，線(xiàn)圈靈敏度校準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集包括通 過(guò)使用鳥(niǎo)籠式線(xiàn)圈22和每個(gè)線(xiàn)圉24, 26獲得的圖像掃描。通過(guò)使用每 個(gè)局部線(xiàn)圈24， 26采集的比值復(fù)雜強(qiáng)度值以及通過(guò)使用鳥(niǎo)籠式線(xiàn)圖22 采集的相應(yīng)復(fù)雜強(qiáng)度值提供了線(xiàn)圈靈敏度34。該線(xiàn)圈靈敏度采集數(shù)據(jù)采 集為低分辨率，并且例如可通過(guò)采集對(duì)于工作臺(tái)14的多個(gè)固定位置的數(shù) 據(jù)或者通過(guò)采用連續(xù)工作臺(tái)移動(dòng)的校準(zhǔn)掃描在連續(xù)工作臺(tái)移動(dòng)掃描之前 采集?？商鎿Q地，可在連續(xù)工作臺(tái)移動(dòng)掃描期間將低分辨率線(xiàn)圈靈敏度 校準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集插入在k-空間數(shù)據(jù)的采集中。
繼續(xù)參考圖l并簡(jiǎn)單參考圖2，當(dāng)以速度v連續(xù)移動(dòng)成像對(duì)象12時(shí)， 在掃描儀視場(chǎng)20內(nèi)進(jìn)行一次或多次掃描。但是，因?yàn)樵诿看螔呙璧牟杉?期間以速度v連續(xù)移動(dòng)成像對(duì)象12，所以每次掃描相對(duì)于成像對(duì)象12的 有效視場(chǎng)較大。通常，如果掃描儀視場(chǎng)20的每次掃描花費(fèi)時(shí)間Tscan，則 相對(duì)于成像對(duì)象12每次掃描的有效視場(chǎng)以大約相當(dāng)于W Ts隱的因子加 長(zhǎng)或者增加，這里W為工作臺(tái)速度值。圖2示出兩個(gè)這種具有重疊區(qū)域
R。verlap的有效視場(chǎng)FOVcffl和FOVcm。通過(guò)放射線(xiàn)學(xué)者或者其它用戶(hù)經(jīng) 用戶(hù)界面36選擇掃描參數(shù)例如掃描時(shí)間Tscan和速度V。
再參考圖1，重建處理器40對(duì)通過(guò)工作臺(tái)14連續(xù)移動(dòng)所采集的并行 成像數(shù)據(jù)進(jìn)行重建以產(chǎn)生重建圖像，并存儲(chǔ)在重建圖像存儲(chǔ)器42中。通 過(guò)在重建中包括以多個(gè)射頻線(xiàn)圉采集的k-空間數(shù)據(jù)來(lái)補(bǔ)償至少一個(gè)欠 采樣方向上的k-空間欠采樣。但是，因?yàn)檫B續(xù)移動(dòng)，線(xiàn)圈靈敏度通常與 時(shí)間相關(guān)，因此不能準(zhǔn)確進(jìn)行圖像空間中的常規(guī)SENSE-型展開(kāi)。相反
地，如這里所述，將與患者位置相關(guān)的線(xiàn)圈靈敏度權(quán)重因子直接組合到k -空間至真實(shí)空間的變換中，同時(shí)允許適當(dāng)解釋線(xiàn)圈靈敏度的時(shí)間相關(guān)
性?？蓪⒅亟▓D像適當(dāng)顯示在用戶(hù)界面36或者另一個(gè)更高分辨率的顯示 設(shè)備上，或者打印、通過(guò)因特網(wǎng)或者局域網(wǎng)通訊、存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ) 介質(zhì)上，或者以其它方式使用。
重建處理器40對(duì)說(shuō)明了線(xiàn)圈靈敏度34和工作臺(tái)14連續(xù)移動(dòng)的并行 成像數(shù)據(jù)進(jìn)行重建。 一維混合空間變換處理器50沿連續(xù)移動(dòng)方向(即平 行于工作臺(tái)速度v)對(duì)所采集的k-空間數(shù)據(jù)進(jìn)行傅立葉變換，以限定具 有在連續(xù)移動(dòng)變換方向上的真實(shí)空間尺寸并保持橫過(guò)連續(xù)移動(dòng)方向的橫 向方向上的k-空間尺寸的混合空間數(shù)據(jù)。在所描述的成像中，k-空間 采集使用笛卡兒k-空間軌跡，而讀出方向?qū)?yīng)于連續(xù)移動(dòng)方向，；故標(biāo)記 的相位編碼(p.e.)方向?qū)?yīng)于橫向方向。對(duì)于三維成像，可采用橫過(guò)讀 出方向和,皮標(biāo)記的p.e.方向的第二 (未標(biāo)記的)相位編碼方向。和所述處 理被標(biāo)記的p.e.方向相類(lèi)似，在重建期間適當(dāng)?shù)靥幚淼谌较颉Ｊ棺x取方 向與連續(xù)移動(dòng)方向?qū)?zhǔn)的好處在于，容易在讀取方向上過(guò)采樣該數(shù)據(jù)， 這有利于重建無(wú)過(guò)渡圖像。但是，可采用其它k-空間軌跡，例如沿連續(xù) 移動(dòng)方向采用相位編碼的k-空間軌跡。
將混合空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在混合空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器52中。橫向變換處理器 56沿橫向方向變換混合空間數(shù)據(jù)以產(chǎn)生重建圖像，并存儲(chǔ)在重建圖像存 儲(chǔ)器42中。如果采用兩個(gè)相位編碼方向進(jìn)行三維成像(其一個(gè)或者兩個(gè) 可以次采樣)，則沿每個(gè)相位編碼方向進(jìn)行一維變換。
在一個(gè)合適的實(shí)施例中， 一維混合空間變換處理器50沿連續(xù)移動(dòng)方 向?qū)λ杉膋-空間數(shù)據(jù)進(jìn)行傅立葉變換，以產(chǎn)生未校正的混合空間數(shù) 據(jù)，并對(duì)于連續(xù)移動(dòng)調(diào)整未校正的混合空間數(shù)據(jù)以產(chǎn)生混合空間數(shù)據(jù)。 對(duì)于連續(xù)移動(dòng)的校正調(diào)整基于通過(guò)工作臺(tái)位置監(jiān)視器28注釋為所采集k -空間數(shù)據(jù)的工作臺(tái)位置數(shù)值，或者等效地基于所注釋的采集時(shí)間，連 同工作臺(tái)速度v的已知速度。例如在Kruger等人的"Continuously Moving Table Data Acquisition Method for Long FOV Contrast-Enchanced MRA and Whole Body MRI" , Magnetic Resonance in Medicine(MRM) volume 47， pages 224-31(2002)中描述了合適的校正調(diào)整 技術(shù)。經(jīng)過(guò)對(duì)于連續(xù)移動(dòng)進(jìn)行校正后，混合空間數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于由成像對(duì)象 12所限定的參考幀。因此，應(yīng)用橫向變換處理器56將混合數(shù)據(jù)變換為重
建圖像。
但是，因?yàn)閗-空間數(shù)據(jù)在至少一個(gè)相位編碼方向上欠采樣，所以變
換處理器50， 56應(yīng)當(dāng)考慮線(xiàn)圉靈敏度以通過(guò)組合來(lái)自多個(gè)射頻線(xiàn)圈24， 26的k-空間數(shù)據(jù)來(lái)補(bǔ)償欠采樣。通過(guò)靈敏度處理器32測(cè)量線(xiàn)圈靈敏度 sY(r)34。為解釋連續(xù)移動(dòng)，加權(quán)變換定義處理器60構(gòu)造與患者位置相 關(guān)的線(xiàn)圈靈敏度權(quán)重因子，這些因子在功能上與由以速度v在時(shí)間t連續(xù) 移動(dòng)所產(chǎn)生空間位移v t偏置的基準(zhǔn)位置值r (通過(guò)靈敏度處理器32對(duì) 于和多個(gè)工作臺(tái)位置相應(yīng)的參考位置r檢測(cè)的SY (r) 34)相關(guān)。將與患 者位置相關(guān)的線(xiàn)圈靈敏度權(quán)重因子直接組合到k-空間至真實(shí)空間的變 換以對(duì)至少一個(gè)欠采樣方向限定加權(quán)變換62。
將所描迷的實(shí)施例用作實(shí)例。在所描述的實(shí)施例中，讀取方向與工 作臺(tái)速度v反平行，而相位編碼方向橫過(guò)工作臺(tái)速度v。對(duì)相位編碼方向 進(jìn)行欠采樣以提供SENSE -型數(shù)據(jù)，但另外的連續(xù)移動(dòng)疊加至所釆集的 k-空間數(shù)據(jù)。一維混合空間變換處理器50沿讀取方向?qū)λ杉膋-空 間數(shù)據(jù)進(jìn)行傅立葉變換而不利用線(xiàn)圈靈敏度因子，并對(duì)連續(xù)移動(dòng)進(jìn)行校 正調(diào)整。這產(chǎn)生了具有轉(zhuǎn)換成真實(shí)空間的讀取方向但欠采樣的相位編碼 方向保持在k-空間坐標(biāo)中的混合空間數(shù)據(jù)。對(duì)不進(jìn)行連續(xù)移動(dòng)的固定線(xiàn) 團(tuán)24而言，適合應(yīng)用于相位編碼方向的一維加權(quán)變換62對(duì)應(yīng)于解決矩 陣方程
對(duì)于真實(shí)空間信號(hào)密度PU，這里mj^表示混合空間數(shù)據(jù)，i表示混 合空間數(shù)據(jù)中的相位編碼線(xiàn)，人表示沿混合空間數(shù)據(jù)相位編碼線(xiàn)的橫向位 置，pi,入表示在橫向位置人的線(xiàn)i上的信號(hào)密度，Y表示多個(gè)射頻線(xiàn)圏，k表 示相位編碼線(xiàn)集合，而Ei,Y,^為對(duì)應(yīng)下式的編碼矩陣
E"KA = sT(riA - v. tK)' exp(ik(tK) riA) (之)
這里v表示連續(xù)移動(dòng)的速度，k(tk)表示相位編碼步長(zhǎng)，tk表示以k 表示的相位編碼線(xiàn)集合的采集時(shí)間，r^表示對(duì)應(yīng)于線(xiàn)i和橫向位置X的空 間位置，Sy表示線(xiàn)圈密度。因?yàn)闀r(shí)間(或者等效地，患者位置)相關(guān)性， 編碼矩陣Ei，Y,u的靈敏度編碼和傅立葉編碼方面不可分離；相反，必須完 全反轉(zhuǎn)Ei,Y,u。例如可采樣LU-分解來(lái)計(jì)算偽逆矩陣，并對(duì)真實(shí)空間信
號(hào)密度p"逐行解答方程(1)。
根據(jù)線(xiàn)圈類(lèi)型來(lái)處理線(xiàn)圈靈敏度數(shù)據(jù)。對(duì)于不連續(xù)移動(dòng)的固定線(xiàn)圈
24，與患者位置相關(guān)的線(xiàn)圈靈敏度權(quán)重因子根據(jù)相位編碼步驟的如式子Sy (ru-v'tk)所示的記錄位置來(lái)改變靈敏度。對(duì)于連續(xù)移動(dòng)的移動(dòng)線(xiàn)圈 而言，選擇當(dāng)前處于掃描儀視場(chǎng)20內(nèi)的靈敏度模式部分，從而限定與患 者位置無(wú)關(guān)的線(xiàn)圈靈敏度權(quán)重因子 (ru)。
通常通過(guò)在連續(xù)移動(dòng)期間完成掃描儀視場(chǎng)20的多次掃描來(lái)實(shí)現(xiàn)成 像。將轉(zhuǎn)換處理器50， 56應(yīng)用于掃描儀視場(chǎng)20的每次掃描以為每次掃 描產(chǎn)生相應(yīng)的重建圖像。如果對(duì)于并行成像只采用固定線(xiàn)圈24，則可在 每次掃描的重建中采用相同的加權(quán)變換62。即，因?yàn)閷?duì)每次掃描都相同， 因此不必對(duì)每次掃描重新限定加權(quán)變換62。另一方面，如果在并行成像 中既采用固定線(xiàn)團(tuán)24又采用移動(dòng)線(xiàn)圈26，則移動(dòng)線(xiàn)圈26平移通過(guò)(也 可能離開(kāi))掃描儀視場(chǎng)20將通常表示對(duì)每次掃描重新限定加權(quán)變換62。
可選地，加權(quán)變換62還考慮由連續(xù)移動(dòng)通?？臻g不均勻的成像對(duì)象 12通過(guò)掃描儀視場(chǎng)20所造成的與時(shí)間相關(guān)或者與患者位置相關(guān)的線(xiàn)圏負(fù) 栽效應(yīng)。例如，如果靈敏度處理器32處理以處于適當(dāng)位置的成像對(duì)象12 所采集的線(xiàn)圈靈敏度對(duì)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集合，則得到的線(xiàn)團(tuán)靈敏度34將包括以成 像對(duì)象12裝栽線(xiàn)圉的效應(yīng)。這種情況下，即使僅僅采用固定線(xiàn)圉24，當(dāng) 成像對(duì)象12移動(dòng)通過(guò)掃描儀視場(chǎng)20時(shí)對(duì)后來(lái)每次的掃描重新限定加權(quán) 變換62以解釋線(xiàn)圈負(fù)載的變化是有利的。
通過(guò)適當(dāng)選擇相對(duì)于在連續(xù)移動(dòng)方向上掃描儀視場(chǎng)20的長(zhǎng)度的工作 臺(tái)速度v,其可設(shè)置用于從掃描儀視場(chǎng)20的隨后掃描重建的空間相鄰圖 像以精確鄰接，從而產(chǎn)生包括隨后掃描有效視場(chǎng)的放大視場(chǎng)組合掃描。 但是，在鄰接點(diǎn)可產(chǎn)生圖像的不連續(xù)。在連續(xù)移動(dòng)方向(在實(shí)例k-空間 軌跡中的讀取方向)上的過(guò)采樣可使隨后的掃描在鄰接界面上平滑。
因此，參考圖2，選擇工作臺(tái)速度v以部分重疊空間相鄰的重建圖像 是有利的。在圖2所示的實(shí)例中，兩次隨后掃描的FOVem和FOVeff2在 圖像空間上重疊一個(gè)量R。verlap。可將該冗余用于平滑相鄰圖像之間的不 連續(xù)。圖2還對(duì)FOVeffl的掃描示出了以[s/r+vt)11表示的與患者位置相關(guān) 的線(xiàn)圈靈敏度因子，對(duì)FOVeff2的掃描示出了以[sY(r+vt)l2表示的與患者位
置相關(guān)的線(xiàn)圈靈敏度因子。在重疊區(qū)域R。vertap通常期望這些靈敏度函數(shù)
是不同的。因此，采用分別應(yīng)用于每次掃描k -空間數(shù)據(jù)的重建處理器40
來(lái)分別重建兩個(gè)^見(jiàn)場(chǎng)FOVem和FOVeff2，以產(chǎn)生與兩個(gè)視場(chǎng)FOVem和
FOVeffi對(duì)應(yīng)的兩個(gè)部分重疊的真實(shí)空間圖像是有利的。然后在圖像空間
內(nèi)將該兩個(gè)圖像的重疊部分組合以例如通過(guò)平方和方法來(lái)平滑重疊區(qū)域
Roverlap的不連續(xù)。為促進(jìn)平滑重疊區(qū)域R。verlap ，在讀取方向上過(guò)采樣是 有利的。
圖3示意性地示出了得到的組合圖像的選擇冠狀切片，具有兩個(gè)視
場(chǎng)FOVeffl和FOVefK以及重疊區(qū)域Roverlap，隨同示出了相位編碼(p.e.)
和讀取方向?yàn)樵撎貏e實(shí)例成像配置所選擇的工作臺(tái)移動(dòng)速度V。
應(yīng)理解可以以多種方法物理地表現(xiàn)重建處理器40。例如，重建處理 器40可以是可編程數(shù)字計(jì)算機(jī)或者處理器，例如光盤(pán)、磁盤(pán)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù) 器非易失性存儲(chǔ)器等等(未示出)的存儲(chǔ)介質(zhì)編碼可由可編程計(jì)算機(jī)或 者處理器執(zhí)行的指令以進(jìn)行重建處理。
如果采用兩個(gè)相位編碼方向以采集三維圖像數(shù)據(jù)，則可對(duì)選擇的相 位編碼方向進(jìn)行欠采樣或者對(duì)兩個(gè)相位編碼方向進(jìn)行欠采樣。在這種情 況下，加權(quán)變換定義處理器60限定兩個(gè)加權(quán)變換，對(duì)于每個(gè)欠采樣的相 位編碼方向各一個(gè)。可采用其它k-空間軌跡設(shè)置，例如使編碼方向與連 續(xù)移動(dòng)方向平行或者反平行，使讀取方向橫過(guò)連續(xù)移動(dòng)方向。而且，在 連續(xù)移動(dòng)方向上的k-空間采樣以及橫過(guò)連續(xù)移動(dòng)方向上的k-空間釆樣 均可欠采樣。這種情況下，加權(quán)變換定義處理器60限定兩個(gè)加權(quán)變換， 對(duì)于每個(gè)欠采樣方向各一個(gè)，并且該兩個(gè)變換處理器50， 56的每一個(gè)使 用適當(dāng)?shù)募訖?quán)變換。
已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明。顯然，對(duì)于閱讀和理解上述詳 細(xì)描述的其它人來(lái)說(shuō)可進(jìn)行更改和變更。期望將本發(fā)明理解為包括所有 落入附加權(quán)利要求或者其等同物范圍內(nèi)的那些更改和變更。
權(quán)利要求
1.一種成像方法，包括使成像對(duì)象(12)連續(xù)移動(dòng)通過(guò)掃描儀視場(chǎng)(20)；在連續(xù)移動(dòng)期間，使用多個(gè)射頻線(xiàn)圈(24，26)采集k-空間數(shù)據(jù)，該采集包括在至少一個(gè)欠采樣方向上對(duì)k-空間進(jìn)行欠采樣；對(duì)于該至少一個(gè)欠采樣方向限定從k-空間至真實(shí)空間的加權(quán)變換(62)，該加權(quán)變換(62)組合與患者位置相關(guān)的線(xiàn)圈靈敏度權(quán)重因子和傅立葉變換；對(duì)采集的k-空間數(shù)據(jù)沿連續(xù)移動(dòng)方向進(jìn)行變換，以限定具有連續(xù)移動(dòng)變換方向上的真實(shí)空間尺寸和橫過(guò)連續(xù)移動(dòng)方向的橫向方向上的k-空間尺寸的混合空間數(shù)據(jù)；以及沿該橫向方向變換該混合數(shù)據(jù)以產(chǎn)生重建圖像；該變換包括沿欠采樣方向應(yīng)用所限定的加權(quán)變換(62)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的成像方法，其中沿連續(xù)移動(dòng)方向的變換包括對(duì)采集的k-空間數(shù)據(jù)沿連續(xù)移動(dòng)方向進(jìn)行傅立葉變換，以產(chǎn)生未校 正的混合空間數(shù)據(jù)；以及調(diào)整連續(xù)移動(dòng)的未校正混合空間數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的成像方法，其中該加權(quán)變換(62)包括與患者位置相關(guān)的線(xiàn)圈靈敏度權(quán)重因子，這些因子在功能上取決于 通過(guò)由連續(xù)移動(dòng)速度v所產(chǎn)生的空間位移偏置的基準(zhǔn)位置值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的成像方法，其中該加權(quán)變換(62)還包括由與患者位置相關(guān)的線(xiàn)圈靈敏度因子之一來(lái)確定的傅立葉變換。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的成像方法，其中所述線(xiàn)圈(24， 26)包括(i) 一個(gè) 或多個(gè)不連續(xù)移動(dòng)的固定線(xiàn)圏(24),和(ii) 一個(gè)或多個(gè)連續(xù)移動(dòng)的可 動(dòng)線(xiàn)圈(26),并且所述加權(quán)變換(62)包括與一個(gè)或多個(gè)固定線(xiàn)圈(24)關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)與患者位置相關(guān)的 線(xiàn)圏靈敏度權(quán)重因子；與一個(gè)或多個(gè)可動(dòng)線(xiàn)圈(26)關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)與患者位置無(wú)關(guān)的 線(xiàn)圏靈敏度權(quán)重因子。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的成像方法，還包括對(duì)于成像對(duì)象(12)相對(duì)于掃描儀視場(chǎng)(20)的多個(gè)不同位置采集 多個(gè)線(xiàn)圈靈敏度校準(zhǔn)數(shù)據(jù)集合； 基于線(xiàn)圈靈敏度校準(zhǔn)數(shù)據(jù)集合，計(jì)算在所述多個(gè)不同位置的每一個(gè)上多個(gè)射頻線(xiàn)圈(24， 26)的線(xiàn)圈靈敏度；以及從在多個(gè)不同位置的每一個(gè)上已計(jì)算的線(xiàn)圏靈敏度獲得與患者位置 相關(guān)的線(xiàn)圈靈敏度權(quán)重因子。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的成像方法，其中采集多個(gè)線(xiàn)圈靈敏度數(shù)據(jù)集合包 括在連續(xù)移動(dòng)期間將線(xiàn)圈靈敏度校準(zhǔn)數(shù)據(jù)集合插入在k -空間數(shù)據(jù)的 采集中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1的成像方法，其中在連續(xù)移動(dòng)期間采集k-空間數(shù)據(jù) 包括在連續(xù)移動(dòng)期間完成掃描儀視場(chǎng)(20)的多次掃描，所述變換用于 每次掃描以限定相應(yīng)于每次掃描的重建圖像。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的成像方法，其中所述多個(gè)射頻線(xiàn)圈為不連續(xù)移動(dòng)的 固定線(xiàn)團(tuán)(24)，并且在混合變換和每次掃描的變換中使用相同的加權(quán) 變換。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8的成像方法，其中選擇連續(xù)移動(dòng)的速度以部分重疊從 多次掃描重建的空間相鄰的圖像，并且所述方法還包括在圖像空間中組合空間相鄰的重建圖像的重疊圖像部分。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO的成像方法，其中所述至少一個(gè)欠采樣方向?yàn)闄M向 方向，并且使用多個(gè)射頻線(xiàn)圈在連續(xù)移動(dòng)期間采集k-空間數(shù)據(jù)，包括在連續(xù)移動(dòng)方向上對(duì)k-空間過(guò)采樣。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1的成像方法，其中(i)在連續(xù)移動(dòng)期間采集k-空間 數(shù)據(jù)包括沿笛卡兒坐標(biāo)采集k-空間數(shù)據(jù)，同時(shí)在相位編碼方向上對(duì)k-空間欠采樣，以及(ii)所述采用所限定的加權(quán)變換的變換在相位編碼方 向上產(chǎn)生未展開(kāi)的真實(shí)空間尺寸。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的成像方法，其中所述相位編碼方向?yàn)闄M向方向， 并且所述加權(quán)變換對(duì)應(yīng)于解答矩陣方程<formula>formula see original document page 3</formula>對(duì)于Pu，這里w,^j表示混合空間數(shù)據(jù)，i表示混合空間數(shù)據(jù)中的相 位編碼線(xiàn)，X表示沿混合空間數(shù)據(jù)的相位編碼線(xiàn)的橫向位置，pu表示在橫向位置入的線(xiàn)i上的信號(hào)密度，Y表示多個(gè)射頻線(xiàn)圈(24， 26) ， k表示相 位編碼線(xiàn)集合，而E"，k，,為對(duì)應(yīng)于下式的編碼矩陣<formula>formula see original document page 4</formula>這里v表示連續(xù)移動(dòng)速度，k (tk)表示相位編碼步長(zhǎng)，tk表示以k 表示的相位編碼線(xiàn)集合的采集時(shí)間，r"表示對(duì)應(yīng)于線(xiàn)i和橫向位置人的空 間位置，Sy表示線(xiàn)圈靈敏度。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12的成像方法，其中所述欠采樣方向?yàn)闄M向方向，并 且沿笛卡兒坐標(biāo)采集k-空間數(shù)據(jù)的讀取方向與連續(xù)移動(dòng)的方向平行。
15. —種執(zhí)行權(quán)利要求1所述成像方法的磁共振成像掃描儀(10， 40)。
16. —種處理器(40)，被編程來(lái)對(duì)在成像對(duì)象(12)連續(xù)移動(dòng)期間使用 多個(gè)射頻線(xiàn)圈(24， 26)所采集的k-空間數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)處理方法并 包括在至少一個(gè)欠采樣方向上的k-空間欠采樣，所述圖像數(shù)據(jù)處理方法 包括(i)對(duì)于該至少一個(gè)欠采樣方向限定從k-空間至真實(shí)空間的加 權(quán)變換(62)，所述加權(quán)變換組合與患者位置相關(guān)的線(xiàn)圉靈敏度權(quán)重因 子和傅立葉變換；(ii)沿連續(xù)移動(dòng)方向變換所采集的k-空間數(shù)據(jù)，以 限定具有連續(xù)移動(dòng)變換方向上的真實(shí)空間尺寸和橫過(guò)連續(xù)移動(dòng)方向的橫 向方向上的k-空間尺寸的混合空間數(shù)據(jù)；以及(iii)沿橫向方向變換混 合空間數(shù)據(jù)以產(chǎn)生重建圖像；所述方法沿欠采樣方向應(yīng)用所限定的加權(quán) 變換(62 )。
17. —種磁共振成像掃描儀(10， 40)，包括患者支撐(14)，用于連續(xù)移動(dòng)成像對(duì)象通過(guò)掃描儀視場(chǎng)； 多個(gè)射頻線(xiàn)圈(24， 26),設(shè)置為采集沿至少一個(gè)欠采樣方向被欠采 樣的k-空間數(shù)據(jù)；以及如權(quán)利要求16所述的處理器。
18. —種存儲(chǔ)介質(zhì)，其通過(guò)相關(guān)數(shù)字處理器(40)編碼可執(zhí)行指令以對(duì)在 成像對(duì)象(12)連續(xù)移動(dòng)期間使用多個(gè)射頻線(xiàn)圈(24， 26)所釆集的k -空間數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)處理方法并包括在至少一個(gè)欠采樣方向上的k -空間欠采樣，所述圖像數(shù)據(jù)處理方法包括沿連續(xù)移動(dòng)方向混合變換 所采集的k-空間數(shù)據(jù)，以限定具有連續(xù)移動(dòng)變換方向上的真實(shí)空間尺寸 和橫過(guò)連續(xù)移動(dòng)方向的橫向方向上的k-空間尺寸的混合空間數(shù)據(jù)；對(duì)于 該至少一個(gè)欠采樣方向限定從所有射頻線(xiàn)圈的k-空間至真實(shí)空間的加 權(quán)變換(62),所述加權(quán)變換組合與患者位置相關(guān)的線(xiàn)圈靈敏度權(quán)重因 子并包括沿橫向方向的混合空間數(shù)據(jù)的傅立葉變換以產(chǎn)生重建圖像；所 述方法沿欠采樣方向應(yīng)用所限定的加權(quán)變換(62)。
全文摘要
在連續(xù)移動(dòng)成像對(duì)象(12)使其通過(guò)掃描儀視場(chǎng)(20)期間，采用多個(gè)視頻線(xiàn)圈(24，26)來(lái)采集k-空間數(shù)據(jù)。該采集包括在至少一個(gè)欠采樣方向上欠采樣k-空間。對(duì)于該至少一個(gè)欠采樣方向限定從k-空間至真實(shí)空間的加權(quán)變換(62)。該加權(quán)變換組合了與患者位置相關(guān)的線(xiàn)圈靈敏度加權(quán)因子和傅立葉變換。對(duì)所采集的k-空間數(shù)據(jù)沿連續(xù)移動(dòng)方向進(jìn)行混合變換，以限定具有連續(xù)移動(dòng)變換方向上的真實(shí)空間尺寸和橫過(guò)該連續(xù)移動(dòng)方向的橫向方向上的k-空間尺寸的混合空間數(shù)據(jù)。沿該橫向方向變換混合空間數(shù)據(jù)以產(chǎn)生重建圖像?；旌献儞Q和該變換應(yīng)用視欠采樣的相應(yīng)方向而定的已限定加權(quán)變換(62)。
文檔編號(hào)G01R33/563GK101351721SQ200680011291
公開(kāi)日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2006年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月6日
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