針對磁共振彌散加權成像(dwi)的運動檢測與校正方法
【技術領域】
[0001]以下大體涉及醫(yī)學成像。其具體結合磁共振彌散加權成像以及運動檢測/校正而應用，并將尤其參考該應用進行描述。然而，將理解其也應用于其他使用場景，并且不一定被限制到上述應用。
【背景技術】
[0002]彌散加權成像(DWI)是對身體組織(例如肝臟)中的水分子的微觀運動的研宄。磁共振DWI生成圖像，該圖像通常以顏色對比示出組織中的微觀運動的方向和距離。擴散的細節(jié)能夠揭示被成像組織的微觀細節(jié)，其能夠指示患病或健康狀態(tài)。在對肝臟的典型MRI掃描中(其中擴散一般是各向同性的)，通常利用第一幅度和方向的磁梯度場來采集針對圖像切片的一整套數據點。針對全部三個正交方向重復該過程。進一步針對多種梯度強度重復成像，以獲得針對每個體素的b-曲線值，其示出擴散的方向和速率。肝臟中快速生長的腫瘤將表現為受限擴散模式。
[0003]然而，在成像過程期間，患者運動或整體運動能夠壓倒測量到的擴散幾個數量級。整體運動包括諸如咳嗽、打噴嚏、移位等的非重復運動和/或諸如呼吸運動和心臟運動的重復運動。此外，系統(tǒng)導航器回波(其一般能夠針對患者移動調節(jié))通常在肝臟和隔膜的界面處生成，并且因此對于肝臟的DWI不可用。
[0004]解決DWI中的整體運動的一種途徑是垂直于運動方向重新排序圖像切片。該途徑可以減少圖像偽影，但并未解決DWI測量的準確性。另一種途徑是通過修改線圈靈敏度圖，在圖像重建期間將得到的空間變化的非線性相位考慮在內，以反映針對每個擴散方向不同的空間變化的相位信息。該途徑校正了運動偽影，但需要對每個體素的運動模式的確切知識(該知識是不容易得到的)，以恢復對彌散加權的校正量。

【發(fā)明內容】

[0005]以下公開一種用于在MR-DWI中的運動檢測與校正的新的且改進的方法和系統(tǒng)，其解決了上述問題以及其他問題。
[0006]根據一個方面，一種磁共振成像系統(tǒng)包括至少一個處理器，所述至少一個處理器被配置為基于彌散加權成像序列來接收彌散加權成像數據，所述彌散加權成像序列具有在不同方向上施加的磁梯度場并且具有不同的b-值。所述至少一個處理器還被配置為基于對接收到的數據中的數據冗余的比較來確定接收到的成像數據中存在的運動破壞的數據；并且用備選數據來代替確定的運動破壞的數據。
[0007]根據另一方面，一種磁共振成像的方法，包括基于彌散加權成像序列來接收彌散加權成像數據，所述彌散加權成像序列具有在不同方向上施加的磁梯度場并且具有不同的b_值?；趯邮盏降臄祿械臄祿哂嗟谋容^來檢測接收到的成像數據中存在的運動破壞的數據。用備選數據來代替檢測到的運動破壞的數據。
[0008]根據另一方面，一種磁共振系統(tǒng)包括重復運動監(jiān)測單元和梯度運動控制單元。所述重復運動監(jiān)測單元確定對象的重復運動的預期時間間隔。所述梯度運動控制單元將對象的彌散加權成像數據的采集(其具有對沿三個軸施加的梯度場的方向敏感性)調節(jié)為在所確定的時間間隔期間在正交于重復運動的方向敏感。
[0009]一個優(yōu)點是在MR-DWI中整體運動對擴散測量的影響得以最小化。
[0010]另一優(yōu)點在于避免了彌散加權成像中的整體重復運動。
[0011 ]另一優(yōu)點在于檢測了在彌散加權成像數據中的整體運動。
[0012]另一優(yōu)點在于校正了在磁共振彌散加權成像數據中檢測到的整體運動。
[0013]本領域普通技術人員在閱讀和理解了以下詳細描述后，將認識到再另外的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0014]本發(fā)明可以采取各種部件各和部件的布置以及各個步驟和各步驟的安排的形式。附圖僅出于圖示優(yōu)選的實施例的目的，并且不應被解釋為對本發(fā)明的限制。
[0015]圖1示意性地圖示了具有整體運動檢測與校正的彌散加權磁共振成像系統(tǒng)的實施例。
[0016]圖2示意性地圖示了包括重復運動監(jiān)測與梯度場修改的彌散加權磁共振成像系統(tǒng)的一個實施例。
[0017]圖3流程圖示了使用包括整體運動避免、檢測與校正的彌散加權磁共振成像的實施例的一種方法。
【具體實施方式】
[0018]參考圖1，示意性地圖示磁共振(MR)系統(tǒng)I的實施例。系統(tǒng)I包括MR掃描器2，例如以橫截面視圖示出的開放式系統(tǒng)或C-型掃描器、水平膛掃描器等等。掃描器包括開口或膛，其限定對象4被置于其中以供光譜檢查和/或成像檢查的檢查區(qū)域。MR掃描器2包括具有在開放式系統(tǒng)中的C-型鐵的通量返回路徑的一個或多個主磁體6，一個或多個射頻(RF)線圈8，以及一個或多個梯度線圈10。C-型主磁體6生成垂直靜態(tài)Btl場，例如垂直靜態(tài)場。備選地，膛磁體生成水平靜態(tài)Btl場。
[0019]系統(tǒng)I包括控制DWI序列的操作的序列控制器12、控制RF線圈8的操作的RF發(fā)射器單元14，以及控制梯度線圈10的操作的梯度控制器16。控制單元與對應的線圈之間的通信能夠是無線或有線的。RF線圈8生成射頻脈沖，其激勵并操縱對象4的組織中的共振。RF線圈8能夠包括全身線圈和/或局部線圈，例如軀干線圈、手部線圈、肩部線圈、膝部線圈等。
[0020]一個或多個梯度線圈10在靜態(tài)磁場和感興趣區(qū)域(例如對象4的肝臟)上生成梯度磁場，以對所誘發(fā)的共振、所誘發(fā)的梯度回波進行空間編碼，等等。在不同方向上和/或使用不同的b-值，在感興趣區(qū)域上施加梯度場，從而數據冗余由于接收到的圖像數據在任意單一體素的重疊而發(fā)生。b-值表示擴散編碼梯度持續(xù)時間和強度的積分，并且是以秒/mm2為單位測量的。序列控制器12基于DWI序列配置RF線圈和梯度線圈，并且激勵和操縱對象的組織中的共振。
[0021]系統(tǒng)I包括RF接收器單元18，其接收MR-DWI信號。隨著共振在對象的組織中的衰變，弱的射頻信號或MR-DWI信號被射頻天線(例如RF線圈8和/或局部線圈)接收，并被發(fā)送到RF接收器單元18。
[0022]系統(tǒng)包括整體運動檢測單元20、彌散加權成像(DWI)校正單元22，以及重建單元24。整體運動檢測單元20從RF接收器接收RF數據或MR-DWI數據，并基于接收到的數據的數據冗余來檢測運動或確定運動破壞的數據。檢測能夠被應用于MR-DWI數據或者用于對MR-DWI數據的部分重建。數據冗余由于在不同方向梯度場接收的數據、指數信號衰變率和/或在不同的空間方向上施加的相似b-值，而存在。比較能夠是針對方向和/或速率的，并且能夠是單變量或多變量的。
[0023]MR-DffI數據包括來自在三個正交方向上施加的不同方向梯度場的數據，或者包括三個正交方向作為分量。所施加的梯度場是三維的。作為不同方向的梯度場的結果，場在個體體素中重疊。從兩個不同方向施加的3維梯度場提供了足夠的信息以測量擴散運動和/或以與第三正交梯度場度量比較。超過閾值量的度量中的差異被確定為運動偽影或運動破壞的。
[0024]沿移動的方向和速率的MR-DWI接收的信號基于脈沖序列和施加的梯度場遵循已知的或預期的指數信號衰變率?；谝苿拥木嚯x和方向以及預期指數信號衰變率測量到的指數信號衰變率的超過閾值量的改變被確定為運動破壞的。指數信號衰變率能夠被包括在多變量比較中，其包括不同方向的梯度場。
[0025]利用在不同方向相似的b-值施加MR-DWI成像序列。b_值提供對相同擴散移動的相似度量，并且每個b-值都能夠被識別并且與MR-DWI數據的子集相關聯(lián)。與MR-DWI的比較對與每個b-值相關聯(lián)的數據的MR-DWI子集的擴散進行外延或插值。來自不同b-值的度量中的超過閾值的差異被確定為運動破壞的。不同的b-值能夠被包括在多變量比較中，其包括不同多方向梯度場和/或指數信號衰變率。
[0026]在一個實施例中，在肝臟的MR-DWI成像數據中測量到的擴散能夠包括最鄰近比較。例如，在三個維度中，每個體素都被26個其他體素包圍。盡管擴散在肝臟中是各向同性的，但是考慮周圍體素從一個體素到下一個的改變在方向上相對一致并且距離改變是漸變的。超過閾值量的差異被確定為運動破壞的。最鄰近比較能夠被包括在多變量比較中，其包括不同的b-值、不同的方向梯度場、和/或指數信號衰變率。
[0027]DffI校正單元22用備選數據來代替被破壞的數據。所代替的數據能夠是基于不同方向的梯度場、不同b-值的數據、和/或修改DWI序列以對具有所確定的運動破壞的數據的體積進行重新采樣。被用于確定運動破壞的冗余數據能夠被用于替換運動破壞的數據。例如，不同方向梯度場中的任意兩個能夠被用于確定在第三方向梯度場中的體素位置的值，其中，梯度場是正交的、三維的并且全部與體素位置相交。也能夠使用具有不同b-值(代替或額外于不同方向梯度場)的MR-DWI數據。
[0028]重建單元24(例如經配置的處理器)處理來自DWI校正單元的經校正的MR-DWI數據，并從經校正的MR-DWI重建一個或多個圖像，例如來自DWI采集序列的圖像切片、體積等?；跈z測到的運動和代替的備選數據來對所重建的MR-DWI圖像進行運動校正。所重建的圖像能夠被存儲在存儲器中，例如服務器或處理器存儲器、本地磁盤存儲、云存儲和/或存儲管理系統(tǒng)中，例如圖片存檔及通信系統(tǒng)(PACS)、放射科信息系統(tǒng)(RIS)等等。
[0029]系統(tǒng)包括工作站26，工作站26包括電子處理器或電子處理設備28、顯示設備30 (其顯示重建的MR-DWI圖像、菜單、面板和用戶控制)、以及至少一個輸入設備32 (其輸入健康照護醫(yī)師選擇和/或命令)。例如，健康照護醫(yī)師能夠從顯示設備上顯示的菜單選擇MR-DffI圖像序列。工作站26能夠是臺式計算機、膝上型電腦、平板電腦、移動計算設備、智能手機等等。顯示設備30能夠包括計算機顯示器、觸摸屏、陰極射線管顯示器(CRT)、存儲管、平板顯示器、發(fā)光二極管(LED)顯示器、電致發(fā)光顯示器(IXD)、等離子顯示面板(PDP)、液晶顯示器(IXD)、有機發(fā)光二極管(OLED)、投影機等等。輸入設備32能夠是鍵盤、鼠標、麥克風等等。
[0030]各個單元或模塊20、22和24適當地由電子數據處理設備來實現，例如工作站26的電子處理器或電子處理設備28，或者由通過網絡34與工作站26操作性連接的基于網絡的服務器計算機，等等來實現。用戶接口適當地由工作站26來實現。此外，所公開的運動檢測、運動校正和重建技術適當地使用存儲指令(例如軟件)的永久性存儲介質來實施，該指令可由電子數據處理設備讀取并且可由電子數據處理設備運行以執(zhí)行所公開的技術。
[0031]參考圖2，示意性地圖示了包括重復運動監(jiān)測和梯度場修