BR112019001002B1 - Sistema de imageamento por ressonância magnética, mídia legível por computador e método para controlar um sistema de imageamento por ressonância magnética - Google Patents

Abstract

A presente invenção apresenta um sistema de imageamento por ressonância magnética (100) que compreende: uma memória (150) para armazenar instruções executáveis por máquina (160) e para armazenar comandos de sequência de pulso (162) para capturar os dados de ressonância magnética medidos de acordo com um protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva; e um processador (144) para controlar o sistema de imageamento por ressonância magnética. A execução das instruções executáveis por máquina faz que o processador: controle (200) o sistema de imageamento por ressonância magnética com os comandos de sequência de pulso para capturar os dados de ressonância magnética medidos, sendo que os dados de ressonância magnética medidos são capturados como porções de dados medidos (164), sendo que cada uma das porções de dados medidos é capturada durante um período de tempo; reconstrua (202) uma imagem de ressonância magnética intermediária (168) com o uso de dados de ressonância magnética medidos de acordo com o protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva; calcule (204) uma porção de dados previstos (170) para cada uma das porções de dados medidos com o uso da imagem de ressonância magnética intermediária; calcule (206) um resíduo (172) para cada uma das porções de dados medidos com o uso da porção de dados previstos; identifique (208) uma (...).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A invenção se refere a imageamento por ressonância magnética, em particular, ao imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Um campo magnético estático grande é usado em tomógrafos de imageamento por ressonância magnética (IRM) para alinhar os giros nucleares dos átomos como parte do procedimento de produção de imagens dentro do corpo de um paciente. Esse campo magnético estático grande é chamado de campo B0 ou campo magnético principal.

[003] Um método de codificação espacial é usar bobinas de gradiente de campo magnético. Geralmente, há três bobinas que são usadas para gerar três campos magnéticos de gradientes diferentes em três direções ortogonais diferentes.

[004] Durante uma varredura de IRM, pulsos de radiofrequência (RF) gerados por uma ou mais bobinas transmissoras formam um campo chamado B1. Adicionalmente, os campos de gradiente aplicados e os campos B1 causam perturbações ao campo magnético local eficaz. Os sinais de RF são, então, emitidos pelos giros nucleares e detectados por uma ou mais bobinas receptoras. Esses sinais de RF contêm dados de imagem codificados no espaço k. A região central do espaço k contém, de modo geral, mais informações de imagem do que as regiões externas do espaço k. O teorema de amostragem de Nyquist é uma condição suficiente, mas não é necessária. Muitas vezes, uma imagem de ressonância magnética aceitável pode ser reconstruída por uma amostragem do espaço k menor do que a especificada no teorema de Nyquist.

[005] O artigo de revisão de Lustig, Michael, et al. “Compressed sensing MRI.” IEEE Signal Processing Magazine 25.2 (2008): 72-82 descreve uma técnica conhecida como amostragem compressiva (CS, compressed sensing) em que imagens de ressonância magnética (RM) são capturadas com o uso de amostragem esparsa do espaço k.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[006] A invenção fornece um sistema de imageamento por ressonância magnética, um produto de programa de computador e um método nas reivindicações independentes. São apresentadas modalidades nas reivindicações dependentes.

[007] As modalidades da invenção podem proporcionar um meio para melhorar a qualidade das imagens de ressonância magnética produzidas com o uso de protocolos de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva. A reconstrução de imagens com o uso de CS é um processo iterativo. A imagem resultante não corresponde necessariamente às amostras de dados de ressonância magnética originais no espaço k. A técnica aqui descrita usa as características de CS para identificar dados que podem ser comprometidos devido ao movimento do indivíduo sendo imageado ou corrompidos devido a outras razões. Os dados capturados de ressonância magnética são primeiramente usados para reconstruir uma imagem de acordo com um protocolo de imageamento de CS. Isso resulta em uma imagem de ressonância magnética intermediária. Em seguida, essa imagem é, então, usada para calcular os dados de espaço k previstos (chamados de porção de dados previstos na presente invenção). As porções de dados suficientes no espaço k são medidas para possibilitar a reconstrução da imagem de ressonância magnética intermediária. A imagem de ressonância magnética intermediária pode ter uma baixa resolução espacial, campo de visão pequeno e, quando o imageamento paralelo é usado, ter um alto grau de flexão. Quanto melhor for a qualidade da imagem de ressonância magnética intermediária, maior a precisão da identificação dos resultados fora dos limites, e um número menor de iterações na reconstrução da amostragem compressiva pode ser necessário para obter uma qualidade de imagem maior. A imagem de ressonância magnética intermediária é reconstruída a partir de sinais de ressonância magnética medidos, isto é, pontos de dados ou porções de dados no espaço k (perfis do espaço k). A reconstrução da imagem de ressonância magnética intermediária com o uso dos dados de ressonância magnética medidos pode incluir que toda a cobertura do espaço k de todo o espaço k coberto seja empregada para reconstruir a imagem de ressonância magnética intermediária. Um subconjunto de todas as porções de dados de fato medidos pode ser suficiente para reconstruir uma imagem de ressonância magnética intermediária de baixa resolução ou de baixo campo de visão.

[008] Com um único elemento de bobina, isso envolveria realizar uma transformada inversa de Fourier. Se uma técnica de imageamento paralelo está sendo usada (isto é, os dados usados para reconstruir a imagem intermediária vieram de múltiplos elementos de bobina), as sensibilidades de bobina são primeiramente usadas para calcular as imagens previstas resultantes de cada um dos elementos de bobina que foram usados. Essas imagens de bobina previstas são então executadas com a transformada de Fourier para calcular os dados do espaço k previstos para cada um dos elementos de bobina. Em ambos os casos, os dados do espaço k previstos podem ser diretamente comparados aos dados do espaço k medidos. Os valores de imagem da imagem de ressonância magnética intermediária e das porções de dados previstos são relacionados de acordo com o inverso da relação deduzida pela reconstrução da imagem de ressonância magnética intermediária e das porções de dados medidos. Em um exemplo, sua relação é a transformada de Fourier (inversa), mas diferentes relações matemáticas podem ser empregadas para transformar as porções de dados medidos na imagem de ressonância magnética intermediária e transformar de volta as porções de dados previstos da imagem de ressonância magnética intermediária. Por exemplo, retroprojeções (filtradas) podem ser empregadas para a reconstrução da imagem de ressonância magnética intermediária e, a partir da imagem de ressonância magnética intermediária, são calculadas as porções de dados preditos por projeção avançada, as porções de dados preditos. A retroprojeção (filtrada) é, de modo geral, conhecida como campo de tomografia computadorizada.

[009] Os dados de ressonância magnética são capturados dentro dos períodos de tempo distintos como porções medidas (de dados de espaço k). O resíduo é calculado para cada um dos períodos de tempo. Se o resíduo de um período de tempo estiver acima de um limite predeterminado, então, os dados desse período de tempo são identificados como sendo uma porção de dados fora dos limites. A identificação de valores fora dos limites não é sensível à causa subjacente do valor que a porção de dados desvia mais que o limite predeterminado. Ou seja, as porções de dados podem ser identificadas como resultados fora dos limites independentemente de se ocorreu ou não movimento devido a uma outra causa de inconsistência.

[010] Uma imagem de ressonância magnética corrigida é então reconstruída com o uso dos dados de ressonância magnética capturados (as porções de dados medidos). Quando essa reconstrução é realizada, as porções de dados fora dos limites são ignoradas ou não usadas. Em alguns casos, as porções de dados fora dos limites poderiam ser apagadas ou removidas e a imagem de ressonância magnética corrigida poderia ser completamente recalculada. Como foi mencionado acima, a técnica de CS é um processo iterativo. Portanto, pode ser numericamente mais eficiente usar a imagem de ressonância magnética intermediária como ponto de partida para a reconstrução da imagem de ressonância magnética corrigida, sendo que as porções de dados fora dos limites são ignoradas durante essa reconstrução.

[011] Em outro aspecto, a invenção fornece um sistema de imageamento por ressonância magnética para capturar dados de ressonância magnética medidos de um indivíduo dentro de uma zona de imageamento. O sistema de imageamento por ressonância magnética compreende uma memória para armazenar instruções executáveis por máquina e para armazenar comandos de sequência de pulso que são configurados para controlar o sistema de imageamento por ressonância magnética para capturar os dados de ressonância magnética medidos de acordo com um protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva.

[012] O sistema de imageamento por ressonância magnética compreende adicionalmente um processador para controlar o sistema de imageamento por ressonância magnética. A execução das instruções executáveis por máquina faz com que o processador controle o sistema de imageamento por ressonância magnética com os comandos de sequência de pulso para capturar os dados de ressonância magnética medidos. Os dados de ressonância magnética medidos são capturados como porções dos dados medidos. Cada uma das porções de dados medidos é capturada durante um período de tempo. A execução das instruções executáveis por máquina faz adicionalmente com que o processador reconstrua uma imagem de ressonância magnética intermediária com o uso dos dados de ressonância magnética medidos de acordo com o protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva. A execução das instruções executáveis por máquina faz, ainda, com que o processador calcule uma porção de dados atribuídos para cada uma das porções de dados medidos com o uso da imagem de ressonância magnética intermediária. A execução das instruções executáveis por máquina faz adicionalmente com que o processador calcule um resíduo para cada uma das porções de dados medidos com o uso da porção de dados previstos.

[013] A porção de dados previstos pode, por exemplo, ser determinada mediante a execução de uma transformada inversa de Fourier para calcular como seriam os dados medidos para gerar a imagem de ressonância magnética intermediária. Esses pontos de dados previstos no espaço k podem ser diretamente comparados aos pontos de dados medidos dentro das porções de dados medidos. O resíduo pode, portanto, ser considerado como uma medida que é usada para comparar os dados medidos com os dados previstos. O resíduo pode ser calculado de formas diferentes. Por exemplo, cada ponto de dados pode ser comparado e, então, um resíduo composto pode ser calculado ao se usar uma média ou, por exemplo, pelo menos uma função do tipo quadrada. Outras medidas estatísticas também podem ser usadas. Em alguns exemplos, porções do espaço k que são mais importantes para a geração da imagem, como uma região central do espaço k, podem ser mais ponderadas com mais peso que os dados na periferia do espaço k.

[014] Em alguns casos, os dados medidos pelo sistema de imageamento por ressonância magnética podem ser capturados com o uso de mais de um elemento de antena. Por exemplo, o protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva pode ser um método de imageamento paralelo. Nesse caso, o cálculo da porção de dados previstos pode ser mais complicado. As ponderações para calcular a imagem devem ser feitas de trás para frente e, então, usadas para calcular os dados capturados por cada elemento de antena. Pode haver, então, resíduos para os dados capturados por cada antena. O valor do resíduo poderia ser encontrado ao se procurar um resíduo máximo ou alguma outra medida estatística dentro dos dados para cada uma das antenas. Por exemplo, se houve movimento de um indivíduo, é possível que o movimento tenha corrompido fortemente os dados apenas em um ou vários conjuntos de dados a partir de diferentes antenas.

[015] A execução das instruções executáveis por máquina faz, ainda, com que o processador identifique uma ou mais das porções de dados medidos como porções de dados fora dos limites, caso o resíduo esteja acima de um limite predeterminado. Dependendo da medição do resíduo, toda a porção de dados medidos é identificada como porções de dados fora dos limites. Assim, se houver uma técnica de imageamento paralelo, os dados capturados por uma antena podem fazer com que os dados de todas as antenas ou elementos da antena sejam identificados como sendo porções de dados fora dos limites. A execução das instruções executáveis por máquina faz adicionalmente com que o processador reconstrua uma imagem de ressonância magnética corrigida com o uso dos dados de ressonância magnética medidos de acordo com o protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva.

[016] A uma ou mais porções de dados fora dos limites são excluídas da reconstrução da imagem de ressonância magnética corrigida. A exclusão de uma ou mais porções de dados fora dos limites pode ser realizada de diferentes maneiras. Em um caso, a imagem pode ser completamente reconstruída com o uso do protocolo de imageamento com amostragem compressiva que usa apenas os dados que não foram identificados como sendo porções de dados fora dos limites. Entretanto, isso seria numericamente intenso. Outra alternativa é que o protocolo de amostragem compressiva pode ser usado para refinar ainda mais a imagem de ressonância magnética intermediária com o uso de todos os dados, exceto as porções de dados fora dos limites. Isso teria a vantagem de ser numericamente menos intenso.

[017] Essa modalidade pode ter o benefício de que o protocolo de amostragem compressiva faz um trabalho superior de rejeição de dados em que o indivíduo estava se movendo durante o período de tempo das porções de dados específicos medidos. O movimento do indivíduo pode resultar em artefatos de formação de imagens-fantasma ou serrilhamento dentro da imagem de ressonância magnética intermediária. O processo de cálculo do resíduo faz um trabalho eficaz de identificar essas porções de dados que contribuem para artefatos de movimento.

[018] Em outra modalidade, o protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva é um protocolo de imageamento por ressonância magnética de imageamento paralelo. O sistema de imageamento por ressonância magnética compreende uma antena de imageamento por ressonância magnética com múltiplas antenas ou elementos de antena para capturar os dados de ressonância magnética medidos. Durante o período de tempo, os dados de ressonância magnética medidos são capturados a partir de cada um dos múltiplos elementos de antena como uma porção inteira dos dados medidos. O resíduo é calculado para cada um dos múltiplos elementos de antena durante o período de tempo.

[019] Por exemplo, caso o resíduo de cada um dos múltiplos elementos de antena em cada um deles esteja acima de um limiar ou de critérios específicos, os dados correspondentes a esse período de tempo podem ser sinalizados como sendo porções de dados fora dos limites. Na amostragem compressiva, as sensibilidades locais dos múltiplos elementos de antena podem fazer com que alguns elementos de antena sejam mais sensíveis ao movimento do indivíduo do que outros elementos de antena. A análise do resíduo de cada um dos múltiplos elementos de antena pode proporcionar um método aprimorado de identificação do movimento de um indivíduo durante o imageamento com amostragem compressiva.

[020] Em uma outra modalidade, o resíduo é calculado para cada um dos múltiplos elementos de antena individualmente. Se um resíduo de um dos múltiplos elementos de antena estiver acima do limite predeterminado, então, toda a porção de dados medidos é removida dos dados de ressonância magnética medidos ou é identificada como uma porção de dados fora dos limites.

[021] Em uma outra modalidade, o resíduo é uma média de todas as múltiplas antenas. Se o resíduo estiver acima do limite predeterminado, então, toda a porção de dados medidos é identificada como uma das porções de dados fora dos limites.

[022] Em uma outra modalidade, os dados do espaço k que são capturados de acordo com o protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva dentro de um período de tempo específico são maximamente espalhados com o uso de uma função de distribuição. Por exemplo, os pontos de amostra no espaço k poderiam ser distribuídos com o uso de uma função aleatória ou pseudoaleatória. Em outros casos, uma distribuição mais definida, como a distribuição de Poisson, poderia ser usada para centralizar os dados do espaço k ou pontos de amostra dentro de uma região central do espaço k.

[023] Em uma outra modalidade, a imagem de ressonância magnética intermediária é repetidamente reconstruída à medida que uma ou mais das porções dos dados medidos é capturada. A porção de dados previstos é calculada repetidamente à medida que a uma ou mais porções de dados medidos são capturadas. O resíduo é calculado repetidamente à medida que a uma ou mais porções de dados medidos são capturadas. Uma porção de dados medidos é repetidamente identificada como uma porção de dados fora dos limites caso o resíduo esteja acima do limite predeterminado à medida que a uma ou mais porções de dados medidos são capturadas.

[024] Essa modalidade pode ter o benefício de que as porções de dados fora do limite são capturadas em tempo real à medida que os dados de ressonância magnética medidos estão sendo capturados. Isso pode possibilitar ao operador do sistema de imageamento por ressonância magnética corrigir problemas ou movimento do indivíduo. Isso pode também possibilitar ao operador (ou computador de controle) capturar novamente porções de dados de ressonância magnética medidos antes do final da captura dos dados de ressonância magnética medidos. Por exemplo, se as porções de dados fora dos limites forem identificadas após a captura dos dados ser finalizada, pode ser impossível voltar e recuperar os dados com o indivíduo exatamente na mesma posição. Isso pode resultar em imagens de ressonância magnética de maior qualidade.

[025] Em uma outra modalidade, a resolução da imagem de ressonância magnética intermediária varia à medida que um número crescente dos dados de ressonância magnética medidos é capturado. Durante a captura dos dados de ressonância magnética medidos são obtidas amostras de apenas uma porção dos dados do espaço k dados. Quando há um número menor de amostras do espaço k, a imagem de ressonância magnética intermediária ainda pode ser construída, mas pode ter uma resolução menor. À medida que os dados de ressonância magnética medidos são capturados, a qualidade da imagem de ressonância magnética intermediária pode ser aprimorada. Isso pode ter várias consequências quando apenas várias das porções de dados medidos são capturadas, pois pode não ficar imediatamente evidente que uma das porções de dados medidos pode ser atribuída a uma porção de dados fora dos limites. Entretanto, à medida que a quantidade de amostras dentro do espaço k aumenta, é possível que algumas das porções de dados medidos anteriormente são então posteriormente atribuídas a porções de dados fora dos limites. A alteração da resolução da imagem de ressonância magnética intermediária pode, portanto, possibilitar um método mais dinâmico e flexível de identificação das porções de dados fora dos limites.

[026] Em uma outra modalidade, a execução das instruções executáveis por máquina faz ainda com que o processador capture novamente uma porção de dados medidos se for identificada como uma das porções de dados fora dos limites. Isso pode ter o benefício de fornecer um aprimoramento na qualidade das imagens de ressonância magnética geradas.

[027] Em uma outra modalidade, o resíduo é calculado com o uso de uma medida estatística para comparar cada uma das porções de dados medidos com a porção de dados previstos. Por exemplo, as porções de dados medidos podem compreender medições individuais no espaço k. Essas medições individuais dentro do espaço k podem ser comparadas uma à outra, e uma medida estatística pode ser usada para calcular o resíduo.

[028] Em uma outra modalidade, a medição estatística pondera medições individuais do espaço k de acordo com sua localização no espaço k. Isso pode ser benéfico porque pode proporcionar um meio para fornecer medições do espaço k que são mais importantes para a reconstrução de imagem para contar mais no resíduo. Por exemplo, dentro do espaço k, a região central do espaço k contém mais potência de sinal que a região externa do espaço k. Se o centro da região do espaço k for ponderado mais como uma distribuição que favorece a região central do espaço k, então, isso poderá fornecer um meio mais preciso para rejeitar o movimento ao se reconstruir a imagem de ressonância magnética corrigida.

[029] Em uma outra modalidade, a execução das instruções executáveis por máquina faz, ainda, com que o processador reconstrua pelo menos uma imagem de ressonância magnética fora dos limites com o uso de uma ou mais porções de dados fora dos limites, de acordo com o protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva. Em alguns casos, o movimento do indivíduo pode ser periódico ou o indivíduo pode se mover ou ter um movimento involuntário alternando entre várias posições. O uso dos dados de imageamento por ressonância magnética que foram identificados como sendo as porções de dados fora dos limites pode possibilitar um método de imageamento de amostragem compressiva que é resolvido em torno de diferentes estados de movimento do indivíduo e que não usa um navegador ou sensor externo no indivíduo. A reconstrução da ao menos uma imagem de ressonância magnética fora dos limites poderia seguir o mesmo método que foi usado para construir a imagem de ressonância magnética corrigida onde uma imagem de ressonância magnética fora dos limites intermediária é construída e, então, um resíduo é calculado da mesma forma. Dessa maneira, as várias posições do indivíduo poderiam ser divididas em várias imagens diferentes, cada uma representando uma posição diferente do indivíduo.

[030] Também pode ser possível usar uma transformada do movimento para identificar diferentes fases do movimento usando apenas os dados do espaço k. Nesse caso, os dados do espaço k poderiam ser divididos em vários grupos e, então, esses grupos poderiam ser usados para corrigir uma imagem de ressonância magnética fora dos limites para cada um deles.

[031] Em uma outra modalidade, a execução das instruções executáveis por máquina faz, ainda, com que o processador defina a imagem de ressonância magnética corrigida como a imagem de ressonância magnética intermediária. A execução das instruções executáveis por máquina faz, ainda, com que o processador repita o cálculo da porção prevista, a identificação da uma ou mais porções de dados fora dos limites e a reconstrução da imagem de ressonância magnética corrigida. Nessa modalidade, uma vez que a imagem de ressonância magnética corrigida foi corrigida, isso pode, então, ser usado para buscar novamente porções de dados fora dos limites adicionais. Por exemplo, se um indivíduo se move e há formação de imagens-fantasma ou alguns artefatos dentro da imagem de ressonância magnética, as porções dos dados de ressonância magnética com mais movimento nas mesmas seriam identificadas como porções de dados fora dos limites. Uma vez que a imagem de ressonância magnética corrigida foi reconstruída, pode haver ainda porções de dados de ressonância magnética que contribuem para artefatos ou imperfeições na imagem de ressonância magnética corrigida. A imagem de ressonância magnética corrigida pode, então, ser usada como a imagem de ressonância magnética intermediária e o processo pode ser iniciado novamente.

[032] A imagem de ressonância magnética intermediária que era anteriormente a imagem de ressonância magnética corrigida pode, então, ser usada para criar uma nova porção de dados previstos para cada uma das porções de dados medidos usando a imagem de ressonância magnética intermediária. Pode haver, então, um novo resíduo que é calculado para cada uma das porções de dados medidos restantes com o uso da nova porção de dados previstos. Então, finalmente, as porções de dados medidos podem, então, ser reexaminadas para identificar se uma ou mais delas precisam ser identificadas como porções de dados fora dos limites com base no resíduo. Por exemplo, se o resíduo estiver acima de um novo limite predeterminado. Depois que as porções de dados medidos foram analisadas novamente, uma nova imagem de ressonância magnética corrigida pode ser construída com o uso dos dados de ressonância magnética medidos de acordo com o protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva e, nesse caso, os dados que são então identificados como a uma ou mais porções de dados fora dos limites são novamente excluídos da reconstrução da imagem de ressonância magnética corrigida. Entretanto, nesse caso, é muito provável que uma porção maior dos dados de ressonância magnética medidos seja identificada como pertencente a uma ou mais porções de dados fora dos limites.

[033] Tal processo pode ser repetido várias vezes ou também é possível que o ciclo possa ser repetido várias vezes e possa ser visto com a convergência da imagem de ressonância magnética corrigida. Por exemplo, dentro de várias iterações, a imagem de ressonância magnética corrigida de cada iteração pode ser comparada com a imagem anterior e pode ser vista com o uso de uma medida estatística ou medição de quanto as duas imagens variam. Se as imagens variam abaixo de um limiar, então, o método pode ser considerado ter sido convergido.

[034] Em outra modalidade, cada uma das amostras da porção de dados medidos tem um padrão de amostragem do espaço k exclusivo. Em vez de obter amostras da mesma amostragem do espaço k com cada porção de dados medidos, cada uma das porções de dados medidos obtém amostra de uma porção diferente do espaço k.

[035] Em um outro aspecto, a invenção fornece um produto de programa de computador para execução por um processador que controla um sistema de imageamento por ressonância magnética. O sistema de imageamento por ressonância magnética é configurado para capturar dados de ressonância magnética medidos de um indivíduo a partir de uma zona de imageamento. A execução das instruções executáveis por máquina faz com que o processador controle o sistema de imageamento por ressonância magnética com os comandos de sequência de pulso para capturar os dados de ressonância magnética medidos de acordo com um protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva. Os dados de ressonância magnética medidos são capturados como porções dos dados medidos. Cada uma das porções de dados medidos é capturada durante um período de tempo. A execução das instruções executáveis por máquina faz adicionalmente com que o processador reconstrua uma imagem de ressonância magnética intermediária com o uso dos dados de ressonância magnética medidos de acordo com o protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva.

[036] A execução das instruções executáveis por máquina faz, ainda, com que o processador calcule uma porção de dados previstos para cada uma das porções de dados medidos com o uso da imagem de ressonância magnética intermediária. A execução das instruções executáveis por máquina faz adicionalmente com que o processador calcule um resíduo para cada uma das porções de dados medidos com o uso da porção de dados previstos. A execução das instruções executáveis por máquina faz, ainda, com que o processador identifique uma ou mais das porções de dados medidos como porções de dados fora dos limites, caso o resíduo esteja acima de um limite predeterminado. A execução das instruções executáveis por máquina faz adicionalmente com que o processador reconstrua uma imagem de ressonância magnética corrigida com o uso dos dados de ressonância magnética medidos de acordo com o protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva. A uma ou mais porções de dados fora dos limites são excluídas da reconstrução da imagem de ressonância magnética corrigida.

[037] Em outro aspecto, a invenção fornece um método para controlar um sistema de imageamento por ressonância magnética. O sistema de imageamento por ressonância magnética é configurado para capturar dados de ressonância magnética de um indivíduo a partir de uma zona de imageamento. O método compreende controlar o sistema de imageamento por ressonância magnética com comandos de sequência de pulso para capturar os dados de ressonância magnética. Os comandos de sequência de pulso são configurados para capturar os dados de ressonância magnética medidos de acordo com um protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva. Os dados de ressonância magnética medidos são capturados como porções de dados medidos. Cada uma das porções de dados medidos é capturada durante um período de tempo.

[038] O método compreende adicionalmente reconstruir uma imagem de ressonância magnética intermediária com o uso dos dados de ressonância magnética medidos de acordo com o protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva. O método compreende adicionalmente calcular uma porção de dados previstos para cada uma das porções de dados medidos com o uso da imagem de ressonância magnética intermediária. O método compreende adicionalmente calcular um resíduo para cada uma das porções de dados medidos com o uso da porção de dados previstos. O método compreende adicionalmente identificar uma ou mais das porções de dados medidos como porções de dados fora dos limites, caso o resíduo esteja acima de um limite predeterminado. O método compreende adicionalmente reconstruir uma imagem de ressonância magnética corrigida com o uso dos dados de ressonância magnética medidos de acordo com o protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva. A uma ou mais porções de dados fora dos limites são excluídas da reconstrução da imagem de ressonância magnética corrigida.

[039] Deve-se entender que uma ou mais das modalidades da invenção mencionadas anteriormente podem ser combinadas, desde que as modalidades combinadas não sejam mutuamente exclusivas.

[040] Conforme será entendido por um versado na técnica, os aspectos da presente invenção podem ser incorporados como um aparelho, método ou produto de programa de computador. Consequentemente, aspectos da presente invenção podem tomar a forma de uma modalidade de hardware completa, uma modalidade de software completa (incluindo firmware, software residente, microcódigo etc.) ou uma modalidade que combine aspectos de software e hardware, os quais podem todos, em geral, ser chamados no presente documento de um “circuito”, “módulo” ou “sistema”. Além disso, alguns aspectos da presente invenção podem assumir a forma de um produto de programa de computador incorporado a uma ou mais mídias legíveis por computador com código executável por computador incorporado nas mesmas.

[041] Pode ser usada qualquer combinação de uma ou mais mídias legíveis por computador. A mídia legível por computador pode ser uma mídia de sinal legível por computador ou uma mídia de armazenamento legível por computador. Uma “mídia de armazenamento legível por computador”, como usada aqui, abrange qualquer mídia de armazenamento tangível que pode armazenar instruções que são executáveis por um processador de um dispositivo de computação. A mídia de armazenamento legível por computador pode ser chamada de mídia de armazenamento não transitória legível por computador. A mídia de armazenamento legível por computador pode ser chamada também de mídia tangível legível por computador. Em algumas modalidades, uma mídia de armazenamento legível por computador pode também ser capaz de armazenar dados que são capazes de serem acessados pelo processador do dispositivo de computação. Exemplos de mídias de armazenamento legíveis por computador incluem, mas não se limitam a: um disco flexível, uma unidade de disco rígido magnético, um disco rígido de estado sólido, uma memória flash, um pen drive USB, uma memória de acesso aleatório (RAM - Random Access Memory), uma memória de somente leitura (ROM - Read Only Memory), um disco óptico, um disco magneto- óptico, e o arquivo de registro do processador. Exemplos de discos ópticos incluem Discos Compactos (CD - Compact Disks) e Discos Versáteis Digitais (DVD - Digital Versatile Disks), por exemplo, discos CD-ROM, CD-RW, CD-R, DVD-ROM, DVD-RW ou DVD-R. O termo “mídia de armazenamento legível por computador” se refere também a vários tipos de mídia de gravação capazes de serem acessadas pelo dispositivo de computação por meio de uma rede ou de um link de comunicação. Por exemplo, os dados podem ser recuperados através de um modem, através da internet, ou através de uma rede local. O código executável por computador, incorporado a uma mídia legível por computador, pode ser transmitido com o uso de qualquer meio adequado, incluindo, mas não se limitando a, uma rede sem fio, rede com fio, cabo de fibra óptica, RF etc., ou qualquer combinação adequada dos meios anteriormente mencionados.

[042] Uma mídia de sinal legível por computador pode incluir um sinal de dados propagados com código executável por computador incorporado no mesmo, por exemplo, em banda de base ou como parte de uma onda carreadora. Tal sinal propagado pode assumir qualquer uma dentre uma variedade de formas, incluindo, mas não se limitando a, uma forma eletromagnética, óptica ou qualquer combinação adequada das mesmas. Uma mídia de sinal legível por computador pode ser qualquer mídia legível por computador que não seja uma mídia de armazenamento legível por computador, e que possa comunicar, propagar ou transportar um programa para uso por ou em conexão com um dispositivo, aparelho ou sistema de execução de instruções.

[043] Uma “memória de computador” ou “memória” é um exemplo de uma mídia de armazenamento legível por computador. A memória de computador é qualquer memória que é diretamente acessível por um processador. Um “armazenamento de computador” ou “armazenamento” é um exemplo adicional de uma mídia de armazenamento legível por computador. O armazenamento de computador pode ser qualquer mídia de armazenamento legível por computador volátil ou não volátil.

[044] Um “processador”, conforme usado no presente documento, abrange um componente eletrônico que é capaz de executar um programa ou instrução executável por máquina, ou código executável por computador. As referências feitas ao dispositivo de computação que compreende “um processador” devem ser interpretadas por conter, possivelmente, mais de um processador ou núcleo de processamento. O processador pode, por exemplo, ser um processador de múltiplos núcleos. Um processador pode também se referir a uma coleção de processadores dentro de um único sistema de computador, ou distribuídos dentre os múltiplos sistemas de computador. O termo dispositivo de computação deve também ser interpretado para se referir possivelmente a uma coleção ou rede de dispositivos de computação, sendo que cada um compreende um processador ou processadores. O código executável por computador pode ser executado por múltiplos processadores que podem estar dentro do mesmo dispositivo de computação, ou que podem ainda ser distribuídos através de múltiplos dispositivos de computação.

[045] O código executável por computador pode compreender instruções executáveis por máquina ou um programa que conduz um processador a executar um aspecto da presente invenção. O código executável por computador que executa operações relacionadas aspectos da presente invenção pode ser escrito em qualquer combinação de uma ou mais linguagens de programação, incluindo uma linguagem de programação orientada para objetos, como Java, Smalltalk, C++ ou similares, e linguagens de programação procedural convencionais, como a linguagem de programação C ou linguagens de programação similares e compiladas em instruções executáveis por máquina. Em alguns casos, o código executável por computador pode estar sob a forma de uma linguagem de alto nível, ou sob uma forma pré-compilada e ser usada em conjunto com um interpretador que gera as instruções executáveis por máquina instantaneamente.

[046] O código executável por computador pode ser executado integralmente no computador do usuário, parcialmente no computador do usuário, como um pacote de software autônomo, parcialmente no computador do usuário e parcialmente em um computador remoto, ou integralmente no computador remoto ou servidor. Finalmente, o computador remoto pode ser conectado ao computador do usuário através de qualquer tipo de rede, incluindo uma rede de área local (LAN) ou uma rede de área ampla (WAN), ou a conexão pode ser feita até um computador externo (por exemplo, através da Internet com o uso de um Provedor de Serviço de Internet).

[047] Os aspectos da presente invenção são descritos em referência às ilustrações de fluxograma e/ou diagramas de blocos de métodos, aparelhos (sistemas) e produtos de programa de computador de acordo com modalidades da invenção. Deve-se entender que cada bloco ou porção de blocos do fluxograma, ilustrações e/ou diagramas de blocos, podem ser implementados por instruções de programa de computador sob a forma de um código executável por computador, quando aplicável. Deve-se entender ainda que, quando não mutuamente exclusivas, diferentes combinações de blocos em fluxogramas, ilustrações, e/ou diagramas de blocos podem ser efetuadas. Essas instruções de programa de computador podem ser fornecidas a um processador de um computador de ampla finalidade, um computador de finalidade especial, ou outro aparelho de processamento de dados programáveis para produzir uma máquina, de modo que as instruções executadas através do processador do computador, ou outro aparelho de processamento de dados programáveis, criam meios para implementar as funções/ações especificadas no fluxograma e/ou no(s) bloco(s) do diagrama de blocos.

[048] Essas instruções de programa de computador também podem ser armazenadas em uma mídia legível por computador que pode guiar um computador, outro aparelho de processamento de dados programável, ou outros dispositivos a funcionar de uma forma específica, de modo que as instruções armazenadas na mídia legível por computador produzem um artigo de fabricação que inclui instruções que implementam a função/ação especificada no fluxograma e/ou no bloco (ou blocos) do diagrama de blocos.

[049] As instruções de programa de computador também podem ser carregadas em um computador, outro aparelho de processamento de dados programável, ou outros dispositivos para conduzir à execução de uma série de etapas operacionais no computador, outro aparelho programável, ou outros dispositivos para produzir um processo implementado por computador, de modo que as instruções executadas no computador ou outro aparelho programável fornecem processos para implementar as funções/ações especificadas no fluxograma e/ou bloco (ou blocos) do diagrama de blocos.

[050] Uma “interface de usuário”, conforme usada no presente documento, é uma interface que permite que um usuário ou operador interaja com um computador ou sistema de computador. Uma “interface de usuário” pode também ser chamada de “dispositivo de interface humana”. Uma interface de usuário pode fornecer informações ou dados ao operador e/ou receber informações ou dados do operador. Uma interface de usuário pode permitir que a entrada de um operador seja recebida pelo computador e pode fornecer saída para o usuário do computador. Em outras palavras, a interface de usuário pode permitir que um operador controle ou manipule um computador, e a interface pode permitir que o computador indique os efeitos do controle ou da manipulação do operador. A exibição de dados ou informações em um monitor ou em uma interface gráfica de usuário é um exemplo do fornecimento de informações a um operador. O recebimento de dados através de um teclado, mouse, trackball, teclado táctil, bastão apontador, computador do tipo tablet de gráficos, joystick, controle, webcam, fones de ouvido, pedais, luva virtual, controle remoto e acelerômetro são todos exemplos de componentes de interface de usuário que permitem o recebimento de informações ou dados de um operador.

[051] Uma “interface de hardware”, como usada aqui, abrange uma interface que possibilita que o processador de um sistema de computador interaja e/ou controle um dispositivo de computação e/ou aparelho externo. Uma interface de hardware pode permitir que um processador envie sinais de controle ou instruções para um dispositivo de computação e/ou aparelho externo. Uma interface de hardware pode também permitir que um processador troque dados com um dispositivo de computação e/ou aparelho externo. Exemplos de uma interface de hardware incluem, mas não se limitam a, um barramento serial universal, porta IEEE 1394, porta paralela, porta IEEE 1284, porta serial, porta RS-232, porta IEEE-488, conexão por Bluetooth, conexão de rede local sem fio, conexão TCP/IP, conexão Ethernet, interface de tensão de controle, interface MIDI, interface de entrada analógica, e interface de entrada digital.

[052] Um “monitor” ou “dispositivo de exibição”, como usado aqui abrange um dispositivo de saída ou uma interface de usuário adaptada para exibir imagens ou dados. Um monitor pode emitir dados visuais, sonoros e/ou táteis. Exemplos de uma tela incluem, sem limitação, um monitor de computador, um visor de televisão, uma tela sensível ao toque, tela eletrônica tátil, tela de Braille,

[053] Tubo de raios catódicos (CRT, cathode ray tube), tubo de armazenamento, tela biestável, papel eletrônico, tela de vetor, tela de painel plana, tela fluorescente a vácuo (VF, vacuum fluorescent), telas de diodo emissor de luz (LED, light-emitting diode), tela eletroluminescente (ELD, electroluminescent display), painel de tela de plasma (PDP, plasma display panel), tela de cristal líquido (LCD, liquid crystal display), tela de diodo emissor de luz orgânico (OLED, organic light-emitting diode display), um projetor e visor montado na parte superior.

[054] Os dados de ressonância magnética (RM) são definidos no presente documento como medições gravadas de sinais de radiofrequência emitidos por giros atômicos com o uso da antena de um aparelho de ressonância magnética durante uma varredura de imageamento por ressonância magnética. Os dados de ressonância magnética são um exemplo de dados de imageamento médico. Uma imagem de ressonância magnética (IRM) é aqui definida como a visualização bi ou tridimensional reconstruída de dados anatômicos contidos nos dados de imageamento por ressonância magnética.

[055] Os dados de imageamento médico são aqui definidos como dados bi ou tridimensionais que foram capturados com o uso de um sistema de imageamento médico. Um sistema de imageamento médico é aqui definido como um aparelho adaptado para capturar informações sobre a estrutura física de um paciente e para construir conjuntos de dados de imagem médica bidimensional ou tridimensional. Os dados de imageamento médico podem ser usados para construir visualizações que podem ser úteis para que um médico realize o diagnóstico. A visualização pode ser feita com o uso de um computador.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[056] A seguir, modalidades preferenciais da invenção serão descritas, apenas a título de exemplo, e com referência aos desenhos, nos quais:

[057] a Figura 1 ilustra um exemplo de um sistema de imageamento por ressonância magnética;

[058] a Figura 2 ilustra um método adicional para uso do sistema de imageamento por ressonância magnética da Figura 1;

[059] a Figura 3 ilustra um método adicional para uso do sistema de imageamento por ressonância magnética da Figura 1;

[060] a Figura 4 ilustra um método adicional para uso do sistema de imageamento por ressonância magnética da Figura 1 e

[061] a Figura 5 ilustra um método adicional para uso do sistema de imageamento por ressonância magnética da Figura 1.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

[062] Os elementos numerados de modo similar nessas Figuras são elementos equivalentes, ou executam a mesma função. Os elementos que foram discutidos anteriormente não serão necessariamente discutidos nas Figuras posteriores se suas funções forem equivalentes.

[063] A Figura 1 ilustra um exemplo de um sistema de imageamento por ressonância magnética 100. O sistema de imageamento por ressonância magnética compreende um magneto principal 104, que pode ser chamado de magneto. O magneto 104 é um magneto do tipo cilíndrico supercondutor 104 com um orifício 106 através do mesmo. Também é possível o uso de diferentes tipos de imãs. Dentro do criostato do magneto cilíndrico há uma coleção de bobinas supercondutoras. Dentro do orifício 106 do magneto cilíndrico 104 há uma zona de imageamento 108 na qual o campo magnético é forte e uniforme o suficiente para realizar o imageamento por ressonância magnética.

[064] No orifício 106 do magneto há também um conjunto de bobinas de gradiente de campo magnético 110 que é usado para obtenção de dados de ressonância magnética para codificar espacialmente giros magnéticos dentro da zona de imageamento 108 do magneto 104. As bobinas de gradiente de campo magnético 110 são conectadas a uma fonte de alimentação da bobina de gradiente de campo magnético 112. As bobinas de gradiente de campo magnético 110 são concebidas para serem representativas. Geralmente, as bobinas de gradiente de campo magnético 110 contêm três conjuntos separados de bobinas para codificar espacialmente em três direções espaciais ortogonais. Uma fonte de alimentação de gradiente de campo magnético fornece corrente para as bobinas de gradiente de campo magnético. A corrente fornecida às bobinas de gradiente de campo magnético 110 é controlada como uma função de tempo e pode ser modificada ou pulsada.

[065] Adjacente à zona de imageamento 108 encontra-se uma bobina de radiofrequência 114 para manipular a orientação dos giros magnéticos dentro da zona de imageamento 108 e para receber transmissões de rádio de giros também dentro da zona de imageamento 108. A bobina de radiofrequência também pode ser chamada de antena de radiofrequência ou antena. A antena de radiofrequência pode conter múltiplos elementos de bobina. Os múltiplos elementos de bobina podem também ser chamados de elementos de antena. A antena de radiofrequência também pode ser chamada de canal ou antena. A bobina de radiofrequência 114 é conectada a um transceptor de radiofrequência 116. A bobina de radiofrequência 114 e o transceptor de radiofrequência 116 podem ser substituídos por bobinas separadas de transmissão e recepção, e um transmissor e receptor separados. Deve-se compreender que a bobina de radiofrequência 114 e o transceptor de radiofrequência 116 são representativos. A bobina de radiofrequência 114 tem por objetivo também representar uma antena de transmissão dedicada e uma antena de recepção dedicada. De modo semelhante, o transceptor 116 pode também representar um transmissor e receptor separados. Nesse exemplo, a bobina de radiofrequência 114 pode também ter múltiplos elementos de bobina de recepção/transmissão e o transceptor de radiofrequência 116 pode ter múltiplos canais de recepção/transmissão.

[066] A bobina de radiofrequência 114 é mostrada como compreendendo vários elementos de bobina 115. Os elementos de bobina 115 podem ser usados para capturar dados de ressonância magnética separadamente. A bobina de radiofrequência 114 pode, portanto, ser usada em uma técnica de imageamento por ressonância magnética paralelo. Embora não seja mostrado nessa figura, o sistema de imageamento por ressonância magnética 100 pode compreender também uma bobina de corpo. A bobina de corpo seria útil na técnica de imageamento paralelo uma vez que poderia obter dados capturados ao mesmo tempo que os elementos de bobina individuais 115 e ser usada para calcular um conjunto de sensibilidades de bobina.

[067] Os dados de ressonância magnética podem ser capturados dentro da zona de imageamento 108. Em muitos casos a região da zona de imageamento 108 é limitada a uma região de interesse 109. Uma região exemplificadora de interesse é representada na figura, e pode ser visto que diferentes elementos de bobina 115 têm diferentes distâncias da região de interesse 109. Os diferentes elementos de bobina 115 serão, portanto, mais ou menos sensíveis a vários movimentos do indivíduo 118.

[068] Dentro do orifício 106 do magneto 104, há um suporte para o indivíduo 120 que suporta o indivíduo na zona de imageamento 108. Uma região de interesse 109 pode ser vista dentro da zona de imageamento 108.

[069] O transceptor 116 e o controlador de gradiente 130 são mostrados como estando conectados a uma interface de hardware 142 de um sistema de computador 140. O sistema de computador compreende adicionalmente um processador 144 que está em comunicação com um sistema de hardware 142, uma memória 150 e uma interface de usuário 146. A memória 150 pode ser qualquer combinação de memória que é acessível ao processador 144. Isso pode incluir, entre outros, memória principal, memória cache e também memória não-volátil, como flash RAM, discos rígidos ou outros dispositivos de armazenamento. Em alguns exemplos, a memória 150 pode ser considerada uma mídia legível por computador não transitória. A memória 150 é mostrada como instruções executáveis por máquina de armazenamento 160 que possibilitam ao processador 144 controlar a operação e a função do sistema de imageamento por ressonância magnética 100. A memória 150 é mostrada adicionalmente contendo comandos de sequência de pulso 162. Os comandos de sequência de pulso, como usados aqui, abrangem comandos, ou um diagrama de temporização que pode ser convertido em comandos, que são usados para controlar as funções do sistema de imageamento por ressonância magnética 100 como uma função do tempo. Os comandos de sequência de pulso são a implementação do protocolo de imageamento por ressonância magnética aplicado a um sistema de imageamento por ressonância magnética específico 100.

[070] Os comandos de sequência de pulso 162 podem estar sob a forma de comandos que o processador 144 envia aos vários componentes do sistema de imageamento por ressonância magnética 100 ou podem ser dados ou metadados que são convertidos em comandos que o processador 144 usa para controlar o sistema de imageamento por ressonância magnética 100.

[071] A memória de computador 150 é mostrada adicionalmente como contendo inúmeras porções de dados medidos 164 que constituem os dados de ressonância magnética medidos. O armazenamento de computador 150 é mostrado adicionalmente como contendo um conjunto de sensibilidades de bobina 166. A presença das sensibilidades de bobina 166 é opcional. No caso em que há uma única antena, pode não haver quaisquer sensibilidades de bobina presentes. As sensibilidades da bobina podem ser medidas mediante a comparação de uma imagem gerada a partir de dados de ressonância magnética de cada um dos elementos de bobina em comparação com uma imagem gerada a partir de uma bobina de corpo. O conjunto de sensibilidades de bobina 166 pode também ser determinado em alguns casos durante o curso da geração de uma imagem de acordo com o protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva.

[072] A memória de computador 150 é mostrada adicionalmente como contendo uma imagem de ressonância magnética intermediária que foi reconstruída com o uso do protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva e as porções de dados medidos 164. A memória de computador 150 é adicionalmente mostrada como contendo porções de dados previstos 170. As porções de dados previstos 170 podem ser determinadas mediante a realização de uma transformada inversa de Fourier da imagem de ressonância magnética intermediária 168 para predizer os valores medidos no espaço k. No caso de existir múltiplos elementos de bobina 115, uma imagem de bobina prevista pode ser primeiramente calculada mediante o uso de um conjunto de sensibilidades de bobina para inferir uma contribuição prevista à imagem de ressonância magnética intermediária total.

[073] À imagem de bobina intermediária ou prevista pode então ser executada a transformada de Fourier para calcular as porções de dados previstos para cada elemento de bobina ou elemento de antena individuais 115. As porções de dados preditas 170 podem, então, ser comparadas a cada porção de dados medidos 164 e a um resíduo 172 ou para o processo total ou para cada elemento de antena individual 115. O residual 172 pode, então, ser usado em conjunto com o limite predeterminado 174 para identificar várias porções de dados fora dos limites 176 das porções de dados medidos. A memória do computador é mostrada adicionalmente contendo uma imagem de ressonância magnética corrigida 178. A imagem de ressonância magnética corrigida é construída as porções de dados medidos 164 excluindo as porções de dados fora dos limites 176. Isso pode ser feito de várias formas diferentes. Em um caso, a imagem de ressonância magnética corrigida pode ser completamente reconstruída mediante o uso de um protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva para reconstruir a imagem em que as porções de dados fora dos limites 176 foram removidas das porções de dados medidos 164.

[074] Em outros casos, a imagem de ressonância magnética intermediária 168 pode ser usada como o ponto de partida para o processo iterativo de construir a imagem de acordo com um protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva. As porções de dados fora dos limites 176 não são usadas na reconstrução da imagem de ressonância magnética corrigida 178, entretanto, elas foram usadas na imagem de ressonância magnética intermediária 168 que foi usada como ponto de partida ou inicial das iterações numéricas para cálculo da imagem de ressonância magnética corrigida 178.

[075] A Figura 2 mostra um fluxograma que ilustra um exemplo de um método para operar o sistema de imageamento por ressonância magnética 100 da Figura 1. As etapas mostradas na Figura 2 poderiam, por exemplo, ser implementadas pelas instruções executáveis por máquina 160. Primeiro, na etapa 200, o sistema de imageamento por ressonância magnética 100 é controlado com os comandos de sequência de pulso 162 para capturar os dados de ressonância magnética medidos. Os dados de ressonância magnética medidos são capturados como porções de dados medidos 164. Cada uma das porções de dados medidos é capturada durante um período de tempo. Em seguida, na etapa 202, a imagem de ressonância magnética intermediária 168 é reconstruída mediante o uso de dados de ressonância magnética medidos 164 de acordo com um protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva.

[076] Em seguida, na etapa 204, a porção de dados previstos 170 é calculada para cada porção de dados medidos 164 mediante o uso da imagem de ressonância magnética intermediária. Conforme mencionado anteriormente, isso pode ser feito com o uso de uma transformada de Fourier inversa para predizer os dados medidos. Em seguida, na etapa 206, um resíduo 172 é calculado para cada uma das porções dos dados medidos 164 mediante o uso da porção de dados previstos 170. A seguir, na etapa 208, uma ou mais porções de dados fora dos limites 176 são identificadas a partir das porções de dados medidos que têm um resíduo 172 que está acima de um limite predeterminado 174. Finalmente, na etapa 210, a imagem de ressonância magnética corrigida 178 é reconstruída com o uso de dados de ressonância magnética medidos 164 de acordo com o protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva. Isso é feito pela exclusão das porções de dados fora dos limites 176 da reconstrução de imagem. Como também foi mencionado acima, isso pode ser realizado de várias maneiras diferentes.

[077] A Figura 3 mostra um fluxograma que ilustra um outro método para operar o sistema de imageamento por ressonância magnética 100 da Figura 1. O método começa com a etapa 200’. Primeiro, na etapa 200’, o sistema de imageamento por ressonância magnética 100 é controlado com os comandos de sequência de pulso 162 de modo a capturar apenas uma porção dos dados de ressonância magnética medidos. Isso pode ser uma ou mais porções de dados medidos 164. As etapas 202 a 208 são idênticas àquelas mostradas na Figura 2, exceto pelo fato de que o método é executado com todas as porções de dados medidos que foram capturadas em oposição aos dados de ressonância magnética medidos completos. Após a etapa 208 ter sido realizada, a etapa 300 é realizada. Na etapa 300, a nova captura das porções de dados medidos que foram identificadas como porções de dados fora dos limites é agendada. O método então prossegue para a caixa de decisão 302. A caixa de decisão 302 pode responder a várias perguntas diferentes. Uma primeira pergunta seria se todas as porções de dados medidos foram capturadas. Se a resposta for afirmativa, então, o método prossegue para a etapa 210 e uma imagem de ressonância magnética corrigida é construída.

[078] Se a resposta for negativa, então, o método retorna para a etapa 200’ e outro grupo de uma ou mais porções de dados medidos é capturado. Como alternativa, a caixa de decisão 302 pode, também, perguntar se foram capturados dados de ressonância magnética suficientes. Se a resposta for afirmativa, então, o método prossegue novamente para a etapa 210. Se a resposta for negativa, então, o método retorna para a etapa 200’ também. Os protocolos de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva são capazes de reconstruir uma imagem de ressonância magnética sem a captura completa do espaço k. Em alguns casos, pode ser suficiente simplesmente omitir ou ignorar os dados que foram identificados como porções de dados fora dos limites. Entretanto, se muitas porções de dados fora dos limites forem identificadas, então, pode ser benéfico continuar e capturar uma ou mais das porções de dados fora dos limites identificadas.

[079] A Figura 4 mostra um método adicional para a operação do sistema de imageamento por ressonância magnética 100 da Figura 1. O método na Figura 4 é similar àquele mostrado na Figura 2 com uma etapa adicional realizada após a etapa 210. A etapa 400 é realizada após a etapa 210. Na etapa 400, uma ou mais imagens de ressonância magnética fora dos limites são construídas a partir de uma ou mais porções de dados fora dos limites. Deve-se notar que as porções de dados fora dos limites podem ser tratadas como dados de ressonância magnética capturados separadamente e usadas separadamente para construir uma imagem de ressonância magnética intermediária e uma imagem de ressonância magnética residual e corrigida, conforme ilustrado na Figura 2. Em alguns casos, o resíduo poderia ser devido ao movimento temporário do indivíduo 118. Entretanto, em alguns casos, o resíduo estando acima do limite predeterminado pode ser devido ao movimento periódico ou involuntário do indivíduo 118. Nesse caso, as porções de dados fora dos limites poderiam ser usadas para fazer uma série de imagens que representam diferentes fases do movimento periódico do indivíduo 118.

[080] A Figura 5 mostra um fluxograma que ilustra um exemplo de um método adicional para operar o sistema de imageamento por ressonância magnética da Figura 1. O método mostrado na Figura 5 é similar ao método ilustrado na Figura 2. As etapas 200 a 210 são realizadas conforme descrito na Figura 2. Após a etapa 210, o método prossegue para a etapa 500. A etapa 500 é uma caixa de decisão onde um teste de convergência entre a imagem de ressonância magnética corrigida e a imagem de ressonância magnética intermediária é realizado. Se a imagem de ressonância magnética corrigida tiver convergido para a imagem de ressonância magnética intermediária dentro de uma predeterminada medida ou teste estatístico, então, o método prossegue para a etapa 502 e o método termina. Se as duas imagens não tiverem convergido suficientemente, então, o método prossegue para a etapa 504. Na etapa 504, a imagem de ressonância magnética corrigida é definida como sendo a imagem de ressonância magnética intermediária e o método retorna para a etapa 204.

[081] A porção de dados previstos é recalculada para cada uma das porções de dados medidos com o uso do que foi anteriormente a imagem de ressonância magnética corrigida. O método prossegue, então, normalmente através das etapas 206, 208 e 210 novamente. Na etapa 208, uma vez que a imagem de ressonância magnética intermediária mudou, pode haver mais porções de dados que são identificadas como porções de dados fora dos limites. Nesse método exemplificador, as porções de dados medidos, que foram anteriormente identificadas como porções de dados fora dos limites em outras iterações, podem continuar a ser identificadas como porções de dados fora dos limites. Entretanto, em alguns outros exemplos desse método, as etapas de cálculo de resíduo e uma porção de dados previstos podem ser repetidas para cada porção única de dados medidos para cada iteração. O método, então, prossegue para a etapa 500. Se as imagens foram convergidas, então, o método termina na etapa 502 e, caso contrário, as iterações podem continuar voltando para a etapa 504. Em alguns exemplos, um número máximo de iterações pode ser definido.

[082] A reconstrução de CS é uma reconstrução iterativa em que a diferença entre os dados medidos e a imagem novamente projetada é usada para calcular uma atualização de imagem (que está sujeita a uma dada restrição de esparsidade). O movimento durante a captura de dados provocará artefatos de imagem, pois o algoritmo de reconstrução tenta fundir dados conflitantes em uma única imagem. Devido ao fato de que a CS geralmente usa menos dados que a reconstrução padrão, sua sensibilidade a artefatos de movimento é maior que a da reconstrução padrão.

[083] Exemplos podem otimizar a estabilidade da reconstrução de CS em relação a artefatos de movimento pela introdução de um modelo simples de movimento. A imagem de ressonância magnética intermediária representa a fase temporal estática do objeto e, desse modo, esse modelo distingue uma fase temporal estática do objeto, na qual o objeto está em repouso, de uma possível fase de movimento: É possível que os pontos de dados da fase estática sejam levados em conta no cálculo da atualização da imagem e os pontos de dados capturados durante a fase de movimento sejam ignorados. As porções de dados medidos são capturadas durante períodos de tempo distintos. As porções de dados medidos identificadas como as porções de dados fora dos limites podem representar tempos quando o objeto está, possivelmente, em movimento.

[084] A reconstrução de amostragem compressiva (CS) impõe a esparsidade da imagem reconstruída em um domínio (adequadamente escolhido). Esse é um requisito adicional próximo ao critério usual de que a imagem reconstruída está de acordo com os dados medidos. Consequentemente, a CS possibilita a reconstrução de imagens a partir de menos dados que a reconstrução padrão e, portanto, possibilita um imageamento acelerado ou possibilita a reconstrução de uma imagem em casos em que os dados disponíveis são limitados.

[085] Exemplos podem reduzir os artefatos de formação de imagens-fantasma causados por movimento durante a captura de dados durante a CS.

[086] Conforme mencionado acima, os exemplos podem otimizar a estabilidade da reconstrução de CS em relação a artefatos de movimento pela introdução de um modelo simples de movimento. Esse modelo distingue uma fase temporal estática do objeto a partir de uma possível fase de movimento: De preferência, os pontos de dados da fase/período estático são levados em conta no cálculo da atualização da imagem e os pontos de dados capturados durante a fase de movimento são ignorados.

[087] A segmentação dos conjuntos de dados em fase temporal estática e de movimento pode ser feita de várias maneiras:

[088] a) com o uso de dados de um sensor externo (por exemplo, câmera, cinto respiratório, PPU,...) esse método é muito eficiente porque pode ser aplicado antes que a reconstrução real inicie, mas tem a desvantagem de que é necessário um sensor adicional.

[089] b) com o uso dos próprios dados de medição e da identificação das porções de dados medidos: Para essa finalidade, a distribuição da diferença entre os dados medidos (porções de dados medidos) e a imagem novamente projetada sob a forma do resíduo é analisada. A reconstrução de CS padrão tem apenas uma forma de processar essa diferença: mediante a computação de uma atualização de imagem a partir da mesma.

[090] Exemplos podem introduzir rejeição de dados como uma opção adicional para o algoritmo de CS: se o padrão de diferenças estiver correlacionado ao padrão temporal da captura de dados, é provável que o movimento tenha sido a causa dessa diferença. Nesse caso, a parte do conjunto de dados pode ser rejeitada (= atribuída à fase de movimento) e ser ignorada na reconstrução adicional. Os dados rejeitados ou ignorados podem ser atribuídos às porções sendo dados fora dos limites. Desse modo, artefatos de movimento podem ser substancialmente reduzidos.

[091] Uma varredura de IRM é realizada com o uso de amostragem de densidade variável e subamostragem adequada. Com base nesses dados, uma reconstrução de CS é iniciada.

[092] Diferentes implementações de algoritmo de CS são concebíveis.

[093] (1) Primeiro, com base em todos os dados disponíveis, uma imagem de ressonância magnética intermediária é reconstruída com o uso do algoritmo iterativo de reconstrução de CS. Esse algoritmo usa uma transformada esparsificante e regularização correspondente. As informações necessárias de sensibilidade de bobina podem ser derivadas da parte central dos dados do espaço k. Todos os dados medidos são inicialmente considerados corretos. Isso significa que, durante o procedimento iterativo, apenas os dados em posição que não foram medidos são atualizados.

[094] (2) Em um certo nível de convergência, a rejeição dos dados (identificação das porções dos dados fora dos limites) é ativada (próxima à computação da atualização da imagem): O resíduo é somado para todos os dados capturados em um curto intervalo de tempo (por exemplo, uma sequência turbo spin eco, TSE) e o padrão de resíduo é analisado para verificar os eventos de movimento.

[095] Para essa etapa, as informações da área de projeção temporal natural de cada perfil são usadas para identificar valores fora dos limites individuais mas também temporalmente correlacionados resultantes do mesmo intervalo de tempo influenciado pelo mesmo evento de movimento. Estes são rebaixados ou rejeitados no procedimento a seguir.

[096] (3) As iterações de CS são mantidas até que um determinado nível de consistência ou um número mínimo de dados confiáveis seja atingido e a iteração seja interrompida.

[097] Esse processo pode ser adicionalmente melhorado mediante a atualização, também, de mapas de sensibilidade de bobina (CSM), porque também podem ser submetidos a artefatos no caso de movimento. Dessa forma, os CSMs também são estimados a partir dos dados (via calibração automática) incorporados no procedimento iterativo para identificar e possivelmente rejeitar completamente os dados de medição inconsistentes para, por fim, reconstruir uma imagem livre de artefato. Se as linhas de áreas centrais não estão sujeitas a movimento, a atualização dos CSMs não é necessária.

[098] Um outro ingrediente é a escolha adequada da área de projeção temporal dos perfis correspondentes. Isto é, além do padrão de amostragem no espaço k, a ordem temporal da captura de dados também é importante: Após a geração do padrão de amostragem de densidade variável para CS, as amostras individuais precisam ser distribuídas adequadamente a tempo. Aqui, considerações sobre o contraste de imagem desejado são importantes bem como a diversidade de amostragem adequada. Isso significa que, subsequentemente, as amostras do espaço k capturadas, que poderiam possivelmente ser agrupadas em áreas de projeção temporais individuais, são amplamente distribuídas sobre o espaço k para evitar uma subamostragem excessiva em orifícios locais de grande extensão no espaço k, tornando a reconstrução muito instável.

[099] Embora a invenção tenha sido ilustrada e descrita em detalhes nos desenhos e na descrição supracitada, tal ilustração e descrição devem ser consideradas ilustrativas ou exemplificadoras, e não restritivas; a invenção não se limita às modalidades reveladas.

[0100] Outras variações às modalidades reveladas podem ser compreendidas e realizadas pelos versados na técnica na prática da invenção reivindicada, a partir de um estudo dos desenhos, da revelação e das reivindicações anexas. Nas reivindicações, a expressão “que compreende” não exclui outros elementos ou outras etapas, e o artigo indefinido “um” ou “uma” não exclui uma pluralidade. Um único processador ou outra unidade pode exercer as funções de vários itens mencionados nas reivindicações. O simples fato de certas medidas serem mencionadas em reivindicações dependentes mutuamente diferentes não indica que uma combinação dessas medidas não possa ser usada com vantagem. Um programa de computador pode ser armazenado/distribuído em uma mídia adequada, como uma mídia de armazenamento óptico ou uma mídia de estado sólido, fornecida juntamente com outro hardware, ou como parte do mesmo, porém pode também ser distribuído de outras formas, como através da Internet ou outros sistemas de telecomunicação com ou sem fio. Nenhum sinal de referência nas reivindicações deve ser interpretado como limitador do escopo da invenção. LISTA DE NÚMEROS DE REFERÊNCIA

Claims (15)

1. SISTEMA DE IMAGEAMENTO POR RESSONÂNCIA MAGNÉTICA (100) para capturar dados de ressonância magnética (164) de um indivíduo (118) dentro de uma zona de imageamento (109), sendo que o sistema de imageamento por ressonância magnética é caracterizado por compreender: - uma memória (150) para armazenar instruções executáveis por máquina (160) e para armazenar comandos de sequência de pulso (162) para capturar os dados de ressonância magnética medidos de acordo com um protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva; e - um processador (144) para controlar o sistema de imageamento por ressonância magnética, sendo que a execução das instruções executáveis por máquina faz com que o processador: - controle (200) o sistema de imageamento por ressonância magnética com os comandos de sequência de pulso para capturar os dados de ressonância magnética medidos, sendo que os dados de ressonância magnética medidos são capturados como porções de dados medidos (164), sendo que cada uma das porções de dados medidos é capturada durante um período de tempo; - reconstrua (202) uma imagem de ressonância magnética intermediária (168) com o uso de dados de ressonância magnética medidos de acordo com o protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva; - calcule (204) uma porção de dados previstos (170) para cada uma das porções de dados medidos com o uso da imagem de ressonância magnética intermediária; - calcule (206) um resíduo (172) para cada uma das porções de dados medidos com o uso da porção de dados previstos; - identifique (208) uma ou mais das porções de dados medidos como porções de dados fora dos limites (176) se o resíduo estiver acima de um limite predeterminado; e - reconstrua (210) uma imagem de ressonância magnética corrigida (178) com o uso dos dados de ressonância magnética medidos, de acordo com o protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva, e sendo que a uma ou mais porções de dados fora dos limites são excluídas da reconstrução da imagem de ressonância magnética corrigida.

2. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva ser um protocolo de imageamento por ressonância magnética com imageamento paralelo, sendo que o sistema de imageamento por ressonância magnética compreende uma antena de imageamento por ressonância magnética (114) com múltiplos elementos de antena (115) para capturar os dados de ressonância magnética medidos, sendo que os dados de ressonância magnética medidos são capturados de cada um dos múltiplos elementos de antena como uma porção inteira de dados medidos e sendo que o resíduo é calculado para cada um dos múltiplos elementos de antena durante o período de tempo.

3. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo resíduo ser calculado para cada uma das múltiplas antenas individualmente, sendo que, se um resíduo para uma das múltiplas antenas estiver acima do limite predeterminado, então, toda a porção de dados medidos é identificada como uma das porções de dados fora dos limites.

4. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo resíduo ser uma média de todas as múltiplas antenas, sendo que, se o resíduo estiver acima do limite predeterminado, então, toda a porção de dados medidos é identificada como uma das porções de dados fora dos limites.

5. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelos dados do espaço k capturados de acordo com o protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva dentro de um período de tempo específico serem espalhados no espaço k com o uso de uma função de distribuição.

6. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pela imagem de ressonância magnética intermediária ser repetidamente reconstruída à medida que uma ou mais das porções de dados medidos são capturadas, sendo que a porção de dados previstos é repetidamente calculada à medida que a uma ou mais porções de dados medidos são capturadas, sendo que o resíduo é repetidamente calculado à medida que a uma ou mais porções de dados medidos são capturadas e sendo que a porção de dados medidos é repetidamente identificada como uma das porções de dados fora dos limites se o resíduo estiver acima do limite predeterminado à medida que a uma ou mais das porções de dados medidos são capturadas.

7. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pela resolução da imagem de ressonância magnética intermediária variar à medida que um número crescente de dados de ressonância magnética medidos é capturado.

8. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pela execução das instruções executáveis por máquina fazer com que o processador capture novamente uma porção de dados medidos se for identificada como uma das porções de dados fora dos limites.

9. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo resíduo ser calculado com o uso de uma medida estatística para comparar cada uma das porções de dados medidos com a porção de dados previstos.

10. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pela medida estatística ponderar medições do espaço k individuais de acordo com sua localização no espaço k.

11. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pela execução das instruções executáveis por máquina fazer adicionalmente com que o processador reconstrua pelo menos uma imagem de ressonância magnética fora dos limites com o uso de uma ou mais porções de dados fora dos limites, de acordo com o protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva.

12. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pela execução das instruções executáveis por máquina fazer adicionalmente com que o processador: - defina (504) o imageamento por ressonância magnética corrigido como a imagem de ressonância magnética intermediária; e - repita o cálculo da porção prevista, a identificação da uma ou mais porções de dados fora dos limites e a reconstrução da imagem de ressonância magnética corrigida.

13. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado por cada uma das amostras das porções de dados medidos ter um padrão de amostragem de espaço k exclusivo.

14. MÍDIA LEGÍVEL POR COMPUTADOR, que compreende instruções executáveis por máquina (160) para a execução por um processador (144) que controla um sistema de imageamento por ressonância magnética (104), sendo que o sistema de imageamento por ressonância magnética é configurado para capturar dados de ressonância magnética medidos (164) de um indivíduo (118) a partir de uma zona de imageamento (108), caracterizado pela execução das instruções executáveis por máquina fazer com que o processador: - controle (200) o sistema de imageamento por ressonância magnética com comandos de sequência de pulso (162) para capturar dados de ressonância magnética medidos de acordo com um protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva, sendo que os dados de ressonância magnética medidos são capturados como porções de dados medidos (164), sendo que cada uma das porções de dados medidos é capturada durante um período de tempo; - reconstrua (202) uma imagem de ressonância magnética intermediária (168) com o uso de dados de ressonância magnética medidos de acordo com o protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva; - calcule (204) uma porção de dados previstos (170) para cada uma das porções de dados medidos com o uso da imagem de ressonância magnética intermediária; - calcule (206) um resíduo (172) para cada uma das porções de dados medidos com o uso da porção de dados previstos; - identifique (208) uma ou mais das porções de dados medidos como porções de dados fora dos limites (176) se o resíduo estiver acima de um limite predeterminado; e - reconstrua (210) uma imagem de ressonância magnética corrigida (178) com o uso dos dados de ressonância magnética medidos, de acordo com o protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva, e sendo que a uma ou mais porções de dados fora dos limites são excluídas da reconstrução da imagem de ressonância magnética corrigida.

15. MÉTODO PARA CONTROLAR UM SISTEMA DE IMAGEAMENTO POR RESSONÂNCIA MAGNÉTICA (100), sendo que o sistema de imageamento por ressonância magnética é configurado para capturar dados de ressonância magnética medidos (164) de um indivíduo (118) a partir de uma zona de imageamento (108), sendo que o método é caracterizado por compreender: - controlar (200) o sistema de imageamento por ressonância magnética com comandos de sequência de pulso (162) para capturar os dados de ressonância magnética medidos, sendo que os comandos de sequência de pulso são configurados para capturar os dados de ressonância magnética medidos de acordo com um protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva, sendo que os dados de ressonância magnética medidos são capturados como porções de dados medidos (164), sendo que cada uma das porções de dados medidos é capturada durante um período de tempo; - reconstruir (202) uma imagem de ressonância magnética intermediária com o uso de dados de ressonância magnética medidos de acordo com o protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva; - calcular (204) uma porção de dados previstos (170) para cada uma das porções de dados medidos com o uso da imagem de ressonância magnética intermediária; - calcular (206) um resíduo (172) para cada uma das porções de dados medidos com o uso da porção de dados previstos; - identificar (208) uma ou mais das porções de dados medidos como porções de dados fora dos limites (176) se o resíduo estiver acima de um limite predeterminado; e - reconstruir (210) uma imagem de ressonância magnética corrigida (178) com o uso de dados de ressonância magnética medidos, de acordo com o protocolo de imageamento por ressonância magnética com amostragem compressiva, e sendo que a uma ou mais porções de dados fora dos limites são excluídas da reconstrução da imagem de ressonância magnética corrigida.