CN100566656C

CN100566656C - 具有减少的fse尖点伪影的mr成像方法及系统

Info

Publication number: CN100566656C
Application number: CNB2006101054983A
Authority: CN
Inventors: K·F·金; R·S·欣克斯
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2005-07-07
Filing date: 2006-07-07
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2026-07-07
Also published as: CN1891150A; US20090039882A1; JP5166707B2; JP2007014772A; US7250762B2; US7952351B2; US20070007960A1

Abstract

测量对梯度零值位置的接收线圈的线圈灵敏度(102)，以及根据测量结果，线圈校准值(82)被确定且被用于改变使用接收线圈获得的MR数据(72)，以减少梯度零值对MR图像的不利影响。线圈灵敏度值(110)被确定用于线圈阵列的各个线圈，以及用于各个线圈的数据被分别加权(116)。然后，基本上不受梯度零值伪影或重影影响的图像根据加权的数据(100)而被重构。

Description

具有减少的FSE尖点伪影的MR成像方法及系统

技术领域

本发明总的涉及磁共振(MR)成像，更具体地涉及并行成像和图像重构的方法和系统，该方法和系统降低梯度零值对重构图像的不利影响。

背景技术

当诸如人体组织之类的物质受到均匀磁场(极化场B₀)的作用时，组织中自旋的单磁矩尽量与这个极化场对齐，除了在其特征拉莫尔(Larmor)频率处围绕它以随机顺序进动之外。如果物质或组织受到处于x-y平面中且接近拉莫尔频率的磁场(激励磁场B1)的作用，则净对准力矩(net aligned moment)或“纵向磁化”M_z可以被旋转或“倾斜”入x-y平面中，以产生净横向磁矩M_t。在激发信号B₁被终止之后通过激发的自旋而发射信号，并且这个信号可以被接收和处理以形成图像。

当利用这些信号产生图像时，磁场梯度(G_x、G_y和G_z)被采用。典型地，将被成像的区域被系列测量循环所扫描，在该系列测量循环中这些梯度依据被使用的具体定位方法而改变。得到的接收NMR信号的集合被数字化且被处理以使用众多众所周知的重构技术中之一重构图像。

如上所述，磁场梯度在MR成像期间被采用于空间定位。理想地，该磁场梯度在三个正交方向上具有线性空间相关性(梯度场)。然而，实际上梯度场一般仅仅在有限空间内近似为线性的。因此，对于梯度场而言，在一个或多个位置处为可以忽略的小是不平常的。换言之，在某一位置处净磁场(极化磁场B₀和梯度场的总和)可以具有几乎零斜率。这些零斜率的点通常被称为梯度零值(gradient null)，并且可对图像质量产生不利影响。

也就是，如果磁化在这样一种位置处存在且传输RF场在该位置足够强以激励磁化，结果信号可产生伪影。此外，由于梯度零值位置处的梯度场几乎没有空间编码，所以信号在图像内在其自身上消散。因此，信号属于高强度且可以出现作为重构图像中的明亮伪影。

为了消除梯度零值的影响，梯度线圈典型地被这样构造，梯度零值位置位于成像容积外侧(例如，中心48×48×48cm³)。然而，可能的是，使用一些阶段或片断编码过程将来自梯度零值的信号混叠入成像容积中。此外，如果信号没有直接混叠入成像容积，则诸如从在某些回波群脉冲序列中重新聚焦或不同磁化路径中得到的在梯度或RF线圈、涡电流或k空间调制中的系统硬件不稳定性，可导致在阶段或片断编码方向中密集信号的重影(ghosting)。此外，该重影信号可表明自身在成像容积中，即使来自梯度零值的主要信号不在成像容积中。

尽管大量MR成像技术可受到梯度零值的影响，但快速自旋回波(FSE)成像尤其易于梯度零值重影。快速自旋回波成像具有固有在FSE脉冲序列中的信号调制，即使在缺少在重构图像中使前述重影出现的系统硬件不稳定的情况中。因此，FSE成像中的该梯度零值伪影通常被称为“FSE尖点(cusp)伪影”。

沿矢状或冠状平面连同脊骨成像一起，该伪影已经被示出为特别普遍的。使用多部件接收线圈或具有线圈元件或在上方-下方(superior-inferior)方向中以线状排列在线上的多个线圈，矢状或冠状脊骨成像通常被实施，用于脊骨成像以从脑脊髓液(CSV)流动中减少重影。梯度零值典型地位于成像容积的上方或下方，因此，因上方-下方相位编码方向，与其相关的强度信号可直接混叠入成像容积。因此，使用脊骨成像，相位编码方向中的视场(FOV)相对于想要的FOV典型地被加倍。然后，包含梯度零值信号的来自过量FOV的数据被舍弃。当该FOV被故意做的大于需要防止重叠或相位覆盖时，这种大于想要的FOV的经常被称为“无相位覆盖FOV”。再者，即使根据感兴趣的重叠剖析，“无相位覆盖FOV”使信号阻止梯度零值，来自梯度零值的重影在具有FSE和类似脉冲序列的想要的FOV内是可能的。

大量技术已经被开发以减少梯度零值重影或伪影的影响。

一种提出的方案是以改进梯度线圈设计为核心的。因此，该线圈是这样被构造的，RF发射线圈散开和梯度线圈位置互相匹配。通过将梯度零值位置移入足够小RF发射能量的区域中，在零值处被激励的横向磁化是可以忽略不计的。尽管认识到，改进的梯度线圈设计将会有助于减少梯度零值的影响，这样的方案将需要使用新硬件对现有MR扫描器改型，这可能在费用上是不可行的。

还建议，可以使用RF防护层通过对临近梯度零值的RF能量的吸收来抑制梯度零值伪影，以阻止横向磁化的激励。然而，RF防护层的缺点是明显的，RF防护层必须精确地定位在成像容积内。对梯度零值的预先扫描了解的采集是耗时的，并且自始至终对受检者有不利影响。此外，梯度零值在受检者头部是可能的。同样地，明显的是，受检者头部需要与防护层重叠。这样一种防护层布置不仅对某些受检者是不舒服的，而且对于靠近头部的脊骨扫描是不能实现的。

斩波或相位循环RF激励脉冲还被建议作为解决方案。已经建议的是，通过对自旋回波或FSE脉冲序列的90度激励脉冲进行斩波可以抑制梯度零值伪影。然而，这种方案忽略了将由RF激励脉冲激励的伪影信号具有与由RF脉冲激励的想要的信号相同极性。同样地，在斩波的信号被减去之后，伪影将没有被消除。

在另一提出的解决方案中，建议的是，在伪影由RF脉冲而不是激励脉冲例如化学的或空间饱和脉冲、重新聚焦脉冲或快恢复折叠(flip-up)脉冲产生时，薄片梯度阻流板可对抑制梯度零值伪影是有效的。如果来自阻流板梯度的梯度场在零值位置是足够大的以在体元(容积元件)上提供实质上移相，则这种方案仅仅是有效的。然而，实际上，沿三个梯度轴的梯度零值位置典型地是相当靠近在一起的，因为所有三个梯度线圈具有类似的空间覆盖或FOV。因此，薄片选择梯度在相位编码梯度具有零值位处具有相当小的斜率。同样地，认识到，任意轴上的阻流板对抑制来自梯度零值的信号是不明显的。

另一提出的方案包括稳定相位编码梯度的极性，以移除或减少梯度零值伪影，通过偏移梯度零值位置。这种方法被认为是不实用的。也就是，梯度的最佳极性提前是不可知的。此外，可能的是对于梯度零值伪影仅仅被作用在新的位置。换言之，伪影将很少作用在新的梯度零值位置而不作用在原始位置，是没有保证的。

还提出，在梯度零值伪影被使用的情况中，相位和频率方向可以被交换。认为这用于梯度零值伪影减少可以是有效的操控策略。然而因为运动伪影，这种方法用于大量应用可能是不实用的。另外，建议，增加FOV可有助于阻止来自梯度零值的信号被混叠入成像容积中。然而，简单的增加FOV没有阻止垓心好的重影被重叠在重构的图像上。另外，简单的重新定位受检者以偏移伪影的相对位置被认为是无效的，此外通常是不方便的。

还提出，并行成像可是用于伪影减少的有效方法。这种方法假定来自梯度零值的重影是不同加权的(而在其他方面是精确的)、对真实磁化的复制版本。然而，这种假定不适用于从梯度零值中出现的伪影。换言之，并行成像已经示出能够减少在从成像容积内信号中出现的重影中的回波脉冲序列的常规重影，而不是梯度零值。

在另一种建议方案中，来自多线圈阵列的图像被组合以取消运动和流动伪影。使用这种技术，信号将被取消的区域必须是手动选择的。结果信号取消从整个图像中去除伪影。然而，对于来自梯度零值的信号被混叠入成像容积的那些情况中，这种技术是不实用的。

进一步，在另一种技术中，建议，并行成像可以被用于通过对几种类型伪影的消除强制数据连续。尽管，梯度零值伪影没有使用这种方法被具体解决；然而，该机数是复杂的且计算的强度的。

因此理想的是，具有减少在重构图像中梯度零值的不利影响的技术，该技术在其应用中是可实施的且适用于来自梯度零值的信号被混叠入成像容积中时的那些情况，该技术不要求现有线圈改型。

发明内容

本发明提供一种克服前述缺陷的梯度零值伪影校正的系统和方法。接受线圈对梯度零值位置的线圈灵敏度被测量，从此，线圈校准值被确定且被用于更改使用接收线圈采集的MR数据。线圈灵敏度值被确定用于线圈阵列中的各个线圈，以及用于各个线圈的数据被分别加权。基本上不受梯度零值伪影或重影影响的图像然后根据加权数据被重构。

因此，依据一方面，本发明包括具有被编程的计算机以在MR成像中减少与梯度零值位置相关联的伪影的设备。该计算机被编程，以限定一个或多个梯度零值位置，以及确定在一个或多个梯度零值位置处的接收线圈灵敏度。该机算计被进一步编程，以从FOV中的多个接收线圈获得MR数据，并且基于确定的接收线圈灵敏度，分别对MR数据加权。该机算计还被编程，通过组合来自多个接收线圈的加权的MR数据来重构图像，其中重构的图像具有减少的来自一个或多个梯度零值位置的伪影。

依据本发明的另一方面，一种MR成像方法包括：确定对至少一个梯度零值的多个线圈的给定线圈的线圈灵敏度值，以及使用给定线圈从FOV中获得MR数据。该方法进一步包括，对获得的MR数据加权给定线圈的线圈灵敏度值。

依据本发明的另一方面，MR成像设备包括定位在磁体膛孔周围的多个梯度线圈，以施加极化磁场。RF收发系统和RF开关由脉冲模块控制，以向RF线圈组件发送RF信号和从RF线圈组件接收RF信号，从而获得MR图像。该MR成像设备还包括被编程的计算机，以获得对于至少一个梯度零值的线圈阵列中各个线圈的线圈灵敏度数据，以及使用线圈阵列从FOV中获得成像数据。计算机被进一步编程，以使用线圈灵敏度数据校准成像数据，从而减少成像数据中的梯度零值伪影，进而根据基本上不受梯度零值伪影影响的成像数据重构图像。

依据本发明的另一方面，本发明以存储在计算机可读存储介质中的计算机程序且具有指令的形式实现，该指令在通过计算机执行时使计算机确定针对成像容积的第一线圈灵敏度和针对至少一个梯度零值位置的用于接收线圈阵列中给定线圈的第二线圈灵敏度。该计算机被进一步实施，以根据第一和第二线圈灵敏度确定用于接收线圈阵列中给定线圈的线圈校准加权因子。然后，计算机对使用接收线圈阵列中给定线圈获得的图像数据加权校准加权因子。前述动作然后被重复用于接收线圈阵列中的各个线圈，根据基本上不受梯度零值伪影影响的用于接收线圈阵列中所有线圈的加权数据，接下来重构图像。

依据另一方面，本发明以具有减少重影的MR成像的方法而实现。该方法包括：定位在重构图像中产生不利影响的梯度场趋于零的区域，进而获得MR数据。该方法进一步包括：通过减少梯度场趋于零的定位区域的不利影响来确定获得的MR数据中与真实相似的目标磁化，进而根据与真实相似的目标磁化来重构图像。

依据本发明的另一方面，披露了一种在被处理用于伪影减少的MR数据中减少噪声的方法。该方法包括初始化线圈灵敏度校准扫描和根据线圈灵敏度校准扫描而获得关于梯度零值位置的在先数据。根据在先数据，该方法确定对应于梯度零值位置的频率编码位置。然后在那些对应于梯度零值位置的频率编码位置处应用强度调整，该调整小于应用在不对应于梯度零值位置的频率编码位置处的调整。

根据下面的详细描述和附图，本发明的各种其它特征和优点将变得清楚。

附图说明

附图说明用于实现本发明必然考虑的一个优选实施例。

附图中：

图1是本发明使用的MR成像系统的示意性结构图。

图2是阐述依据本发明的一个方面的图像重构处理的步骤的流程图。

图3是阐述依据本发明的另一方面的线圈校准处理的步骤的流程图。

图4是2倍指示的FOV的示意图，说明真实目标磁化和伪影磁化的分割。

图5是指示的FOV的示意图，说明真实目标和伪影磁化的叠合。

图6是幻影图像，说明可在已知数据采集和图像重构处理中产生的重影和混叠伪影。

图7是依据本发明的一个方面的图6中示出的校正的图像。

图8是出现在图6的图像中的伪影的伪影图像。

图9是依据本发明的另一方面的图6中示出的校正的图像。

图10是使用已知重构技术重构的且没有调整的幻影图像。

图11是依据本发明的一个方面的被校正用于梯度零值但没有调整的幻影图像。

图12是是依据本发明的又一方面的被校正用于梯度零值且使用调整的幻影图像。

具体实施方式

参考图1，结合本发明的优选MR成像系统10的主要部件被示出。该系统的操作由操作者控制台12来控制，该操作者控制台12包含键盘或其他输入设备13、控制面板14和显示屏16。该控制台12通过链路18与分离的计算机系统20相通信，该控制台12能够使操作者控制显示屏16上图像的产生和显示。该计算机系统20包含通过后板20a互相通信的大量模块。这些模块包含在现有技术中已知的作为存储图像数据阵列的帧缓冲器的图像处理器22、CPU模块24和存储器模块26。该计算机系统20被链接至用于图像数据和程序的存储的盘存储装置28和磁带驱动30，以及通过高速串行链路34与分离的控制系统32相通信。输入设备13可包括鼠标、操纵杆、键盘、跟踪球、触摸屏、光识别笔、声音控制或类似或等效的输入设备，并且可被用于交互式几何形状指定。

该控制系统32包含通过后板20a连接在一起的一套模块。这些模块包含CPU模块36和脉冲发生器模块38，该脉冲发生器模块38通过串行链路40连接至操作者控制台12。正是通过链路40，系统控制32接收来自操作者的命令以指示将被执行的扫描程序。脉冲发生器模块38操作系统部件执行想要的扫描序列，以及产生指示产生的RF脉冲的时间、强度和形状以及数据采集窗口的时间和长度的数据。该脉冲发生器模块38连接一套梯度放大器42，以指示在扫描期间产生的梯度脉冲的时间和形状。该脉冲发生器模块38还可从生理采集控制器44接收患者数据，该生理采集控制器44从连接至患者的大量不同传感器接收信号，诸如来自附着至患者的电极的ECG信号。最后，该脉冲发生器模块38连接至扫描室接口电路46，该扫描室接口电路46接收来自与患者和磁系统的状况相关联的各种传感器的信号。还是通过扫描室接口电路46，患者定位系统48接收指令，以将患者移动至用于扫描的理想位置。

由脉冲发生器模块38产生的梯度波形被应用至梯度放大器系统42，该梯度放大器系统42具有Gx、Gy和Gz放大器。各个梯度放大器激励梯度线圈组件中的对应的物理梯度线圈，该组件一般表示为50，以产生用于空间编码采集信号的磁场梯度。梯度线圈组件50形成磁场组件的部分，该磁场组件包含极化磁体54和整体RF线圈56。系统控制32中的收发模块58产生由RF放大器60放大且通过发送/接收开关62耦合至RF线圈56的脉冲。患者中由激励核发射的结果信号可以使用相同的RF线圈56检测，并且通过发送/接收开关62被耦合至前置放大器64。放大的MR信号在收发器58的接收部分中被解调、滤波和数字化。发送/接收开关62由来自脉冲发生器模块38的信号控制，以在发射模式中将RF放大器60电连接至线圈56，以及在接收模式中将前置放大器64连接至线圈56。发送/接收开关62还能使分离的RF线圈(例如，表面线圈)可被使用在发射或接收模式中。

由RF线圈56拾取的MR信号由收发模块58数字化且被传送至系统控制32中的存储器模块66。在原始k空间数据的阵列在存储器模块66中被采集时，扫描实现。原始k空间数据被重新布置入分离的k空间数据阵列，用于将被重构的各个图像，以及各个数据被输入阵列处理器68，该阵列处理器68运算以将数据傅立叶变换为图像数据阵列。该图像数据通过串行链路34被传递给计算机系统20，在那里它被存储在诸如盘存储装置28的存储器中。相应于从操作者控制台12接收的指令，该图像可以以长期存储的形式被获得，诸如在磁带驱动20上，或者它可由图像处理器22被进一步处理，并且被传送至操作者控制台12且成现在显示器16上。

本发明涉及一种具有减少的梯度零值伪影的MR成像的方法，该方法适用于图1中说明的MR系统，或其等价物。如将说明的，本发明可以以方法的形式被实现，也可实现为由MR系统的一个或多个计算机执行的编程的计算机。在这点上，本发明可以被建立在计算机数据信号上，该信号以可以下载或上载至MR系统的载波形式被实现。如将说明的，本发明具体适用于并行成像，在那里多个线圈阵列被用于采集成像数据。

使用用于从被激励的成像容积中接收MR信号的接收线圈的阵列，诸如敏感度编码(SENSE)的并行成像技术减少了MR数据采样。通过增加相位编码线的步大小，或相当地通过减小FOV，采样时间被减小。然而，如果感兴趣的目标扩展至降低的FOV外侧，混叠或覆盖可出现在相位编码方向。并行成像技术已经被开发，以通过使用加权因子从多个接收线圈中组合混叠的图像来降低该混叠的不利影响，该并行成像技术使混叠取消；然而这些已知技术对降低梯度零值的不利影响没有明显效果。

如在下面更详细说明的，本发明涉及成像技术，用于减少梯度零值对重构图像的影响。该技术利用在线圈校准扫描期间获得的线圈敏感数据。该校准扫描可以是分离的或是与成像数据扫描是一体的。在这点上，混叠图像中的各个像素被当作是真实目标磁化和伪影磁化的重叠，或不知道的。一般的，伪影磁化与感兴趣的真实目标没有雷同之处，并且从位于真实目标的感兴趣区域之外的高局部化区域中出现。同样地，采集的线圈敏感数据被用于寻找没有未混叠的自旋分布，最后，以梯度零值重影被消除的方式从线圈阵列的线圈中组合图像。

也就是，用于线圈阵列的各个接收线圈j的重构MR图像I_j(y)由乘以接收线圈的灵敏度C_j(y)的磁化来定义。换言之：

I_j(y)＝C_j(y)M(y) (方程式1)

当k空间数据因脉冲序列内影响或因系统硬件不稳定性而被解调时，该图像为如有方程式1所定义的具有一些点分布函数P(y)的理想图像的卷积。因此：

I_j(y)＝P(y)*[C_j(y)M(y)] (方程式2)

其中*表示卷积。P(y)的严格函数形式由该信号的临时调制图案(例如，60Hz线频调制)和脉冲序列的相位编码次序所确定。一般地，P(y)是未知的。

磁化M(y)被当作为被正确空间编码的某些“真实”磁化M₀和源自于梯度零值的另外的高度局部化伪影信号M_a之和。因此：

M(y)＝M₀(y)+M_a(y) (方程式3)

M_a被认为是高度局部化，因此：

M_a(y)＝δ(y-y_a) (方程式4)

其中y_a是梯度零值的位置，将方程式3和4插入方程式2产生：

I_j(y)＝P(y)*[C_jM₀](y)+P(y-y_a)C_j(y_a) (方程式5)

由于线圈敏感度典型地不具有明显的高空间频率分量，则：

P(y)*[C_jM₀](y)≈C_j(y)[P*M₀](y) (方程式6)

将点分布函数吸纳入M₀的定义中，则用于图像的最后的结果可具体化为：

I_j(y)＝C_j(y)M₀(y)+P(y-y_a)C_j(y_a) (方程式7)

因此，方程式7说明，梯度零值伪影近似与以梯度零值位置P(y-y_a)为中心、由零值处线圈敏感度加权C_j(y_a)的点分布函数成比例。用于两个或更多接收线圈，方程式7中等式的系统可被求解以提供真实磁化M₀的测量，如果对在成像容积中接收线圈敏感度C_j(y)和在零值位置的敏感度C_j(y_a)的估计是已知的。尽管提供了对偏移伪影点分布函数P(y-y_a)的估计，对于本发明的目的而言，它是被舍弃不用的。本领域技术人员将会理解，由方程式7具体化的图像可以被作为虚构目标的两个展开混叠的说明，该虚构目标包括在双倍FOV中一半中的真实目标磁化M₀和在双倍FOV中另一半中的P(y-y_a)。

用于四个线圈阵列，使用常规矩阵数学可以求解方程式7。也就是，矩阵I、C和M可被定义为：

I = (\begin{matrix} I_{0} (y) \\ I_{1} (y) \\ I_{2} (y) \\ I_{3} (y) \end{matrix}),

C = (\begin{matrix} C_{0} (y) & C_{0} (y_{a}) \\ C_{1} (y) & C_{1} (y_{a}) \\ C_{1} (y) & C_{2} (y_{a}) \\ C_{3} (y) & C_{3} (y_{a}) \end{matrix}),

M = (\begin{matrix} M_{0} (y) \\ P (y - y_{a}) \end{matrix})

(方程式8)

使用矩阵符号，方程式可被写为：

I＝CM (方程式9)

方程式9的最优解可被定义为：

(方程式10)

其中

是估计解向量，以及

表示埃尔米特共轭阵(Hermitianconjugate)。

本领域技术人员将会理解，由于混叠和重影影响在所有频率编码方向上是相同的，仅仅出现在相位编码方向的x、y需要被考虑。同样地，频率编码向量从上面等式中被省略。然而，用于梯度零值伪影减少的处理发生在各个频率编码位置x处。

另外，在本发明的上面数学说明中，已经假定FOV是足够大的，以使梯度零值位置和在该位置处与梯度零值相关联的伪影被包含在FOV中。换言之，相位重叠没有被假定用于方程式1-10。然而，由于较大的FOV需要较大的扫描时间，因此理想的是定义FOV为小的，以使梯度零值位置位于FOV之外。在这样的例子中，梯度零值伪影可重叠或混叠在指示的FOV内。同样地，方程式7可被写为：

I_{j} (y) = C_{j} (y) M_{0} (y) + C_{j} (y_{a}) \underset{k}{Σ} P (y - y_{a} - kL)

(方程式11)

其中L是指示的FOV(复制或混叠距离)，并且总和是混叠的数学表示。在方程式11中，伪影项仍然如方程式7中一样由C_j(y_a)加权。因此，处理类似于两个例子，导出目标磁化M₀的表示，如前面所阐述的。

如果FOV是足够小的，而目标可以混叠它自己。同样，方程式11可被写为：

I_{j} (y) = \underset{m}{Σ} C_{j} (y - mL) M_{0} (y - mL) + C_{j} (y_{a}) \underset{k}{Σ} P (y - y_{a} - kL)

(方程式12)

伪影可仍旧通过线圈敏感度加权被去除，除了较高减少因子被使用之外。例如，假定R混叠在给定像素处重复(R项在方程式12中第一项的总和中)，取代R展开混叠，(R+1)混叠被使用以另外去除方程式12中的第二项。然后，处理导出真实目标磁化M₀和混叠的点扩散函数，这被舍弃。

用于方程式1-12，假定，只有一个梯度零值(位于成像容积的上方或下方)对伪影信号有贡献。然而，本发明等价地适用于各种情况，在其中多于一个的梯度零值对伪影信号有贡献。例如，用于两个梯度零值，成像容积的一个上方和一个下方，均使用相应项被校正，该相应项描述方程式7、11或12中的图像伪影。

如上面所述的及在上面数学表达式中阐述的，线圈敏感度数据被用于分别对用于线圈阵列中线圈的采集的MR数据加权。对于这一点，本发明实现线圈校准扫描的应用，而低空间分辨率MR数据被采集。被实施的是，这种扫描可被单独地执行或结合在并行成像扫描中。当结合进并行成像扫描中时，该校准被当作为“自校准”。

当校准与并行成像扫描分离地被实施时，优选的是，采集低分辨率MR数据的脉冲序列不受信号调制的影响，该信号调制反之将导致重影。此外，脉冲序列将从梯度零值位置给出良好的信号，以使梯度零值位置可以容易识别的。由于梯度零值位置一般位于成像容积的外侧，B₀均匀性在零值位置处一般是较低的，以及如果使用梯度回波序列，则梯度回波在零值处很少或没有信号产生。因此，在优选实施例中，具有低空间分辨率(具有32个或以上5mm邻近薄片的32×32cm矩阵)和短重复时间(TR＝500-700毫秒)的2D自旋回波序列被用于获得线圈校准数据。自旋回波给出在零值处的相当高的信号，即使在B₀场基本上不均匀的情况下。使用假采集使纵向磁化均衡化，在校准扫描期间的信号调制可以被减少。认为三十二个采集是足够的。因为校准扫描可以在一分钟的级别上被实施，所以屏蔽呼吸可以不需要。

如果相位编码方向中的FOV是足够大，以使来自零值位置的信号没有被混叠在显示FOV内，则可以使用自校准。用于自旋成像，没有相位重叠FOV典型地被使用以避免零值信号的混叠。因此，自校准尤其适用于脊骨成像。尽管在这种情况中零值信号没有叠加在受检者剖面上，零值的伪影如果被去除，则被叠加且可包含敏感度测量。可以使用校准数据的平滑以去除重影。将k空间数据乘以遵照2D傅立叶变换的适当窗口，这种平滑可被有效地实施。注意的是，在使用具有的空间分辨率的单独的校准扫描时，被用于平滑敏感数据的k空间窗口应当类似与被应用于k空间数据的k空间窗口。

一旦线圈校准数据被获得，在单独扫描中或在自校准中，许多已知算法之一可被使用以确定C_j(y)。在一种技术中，

C_{j} (y) = \frac{I_{j}^{cal} (y)}{\sqrt{\underset{j}{Σ} {| I_{j}^{cal} (y) |}^{2}}}

(方程式13)

其中I_j ^cal(y)是合成校准图像。在方程式13中除以消除通过磁化的加权。使用这种校准对M₀进行求解得到的图像然后被加权

从而给出图像的常规外表。本领域技术人员将会理解，其它标准化是可行的，例如，在另一已知技术中，体线圈图像被采集且被用作方程式13中的分母。用于只有一个零值被校正的情况中，用于确定C_j(y_a)的算法包含首先寻找在显示的或想得到的FOV外侧的点，其中方程式13中的分母(

或体线圈图像的数量)具有最高振幅。该点被当作为y_a。从而，通过方程式13在y_a处估计给出C_j(y_a)。

认识到，此外将给定线圈的灵敏度确定为合成校准图像与体线圈图像的比率的函数，用于给定线圈的线圈校准可相对于接收线圈阵列中其它线圈的灵敏度被确定。也就是，不同于通过将给定线圈与整体发送线圈相比较来确定线圈校准，被实施的是：通过将给定线圈的灵敏度与阵列中其余线圈的各自灵敏度相比较，可以确定给定线圈的线圈校准。

并行成像的领域中的技术人员将会理解，用于去除伪影的并行成像的一个缺点是对图像噪声的放大。调整是一种数值方法，它可以在未校正混叠的代价下与并行成像一起备用于减小噪声放大率。同样地，被实施的是，调整可在剩余伪影的代价下被用于减小噪声放大率。尽管大量调整方法可以被使用，但在优选实施例中，使用线圈校准扫描来获得关于梯度零值的位置的之前信息的调整技术被执行。在这一点上，调整在接近梯度零值位置处是低的，该位置除了增加噪声放大率之外导致高度伪影去除。调整在别处是较高的，除了允许较高伪影之外给出了较低噪声。由于在远离伪影位置之处伪影抑制应当是不必要的，因此该调整技术是有效的。

此外，该调整方案可被结合进大量调整技术。例如，该方案可以被实施，在计算方程式10中矩阵求逆时使用限制最小特征值的调整，或者使用在计算其逆之前将项目增加至方程式10中矩阵

的诊断部件的调整。调整的大小由|x-x_a|的单调增加函数给出，其中x_a是零值信号的频率编码位置。示例性函数是：

r (x) = a (1 - e^{- | x - x_{a} | / w}) + b

(方程式14)

其中r(x)是在各个频率编码位置x处的调整的大小(下特征值限制或诊断矩阵项目)。常数a、b和w备用于控制调整的上和下限以及离开梯度零值位置的增加的速率。

现在参照图2，说明依据本发明的基本上免受梯度零值重影影响的用于产生图像的重构处理70的步骤。过程70开始于72处多线圈k空间数据的采集。应用k空间窗口74，跟随着2D傅立叶变换76。然后图像矢量被形成在78处，如由方程式8所定义的。然后，在80处对

求解的方程式9由方程式10所限定，使用由校准过程所确定的线圈校准数据82，如将相关于图3所描述的。

一旦估计的解向量

被确定80，则过程70确定用于给定频率编码位置的所有相位编码位置是否被估值84。如果不是84、86，则下一个相位编码位置被估值88，以及在用于新的相位编码位置的图像向量的形成情况下过程循环回到步骤78。另一方面，如果用于给定频率编码位置的所有相位编码位置已经被估值84、90，则该过程确定是否有将被估值的保留的频率编码位置92。如果不是92、94，则该过程进行对下一频率编码位置96的估值，并且返回至步骤78用于进一步处理。如果所有频率编码位置已经被估值92、97，则改进的数据接受梯度翘曲校正98，最终得到的图像被存储100。

现在参考图3，校准过程102的步骤被示出。校准过程类似于重构过程，开始于多线圈k空间数据的采集。对于校准过程，低空间分辨率k空间数据被获得104。适当的k空间窗口被应用至k空间数据106，接着是2D傅立叶变换108。然后在110处，产生标准化。从那里，过程102确定在成像容积112外侧的梯度线圈的位置。在该零值位置的信号然后在114被估值。此后，I^cal _j(y)被除以标准化(C_j(y))116。因此，诸如由方程式8定义的校准矩阵被确定用于给定频率编码位置的给定相位编码位置。

然后在120处被计算。如图2中所述，

和I的点积得到

然后，校准过程确定是否所有相位编码位置已经被估值122。如果不是122、124，过程进行至当前频率编码位置126的下一相位编码位置，以及循环回至步骤110用于进一步处理。假如是这样122、128，校准过程进行以确定另一频率编码位置是否需要被估值130。假如是这样130、132，过程进行至下一频率编码位置134。如果不是130、136，则校准过程被实现，且该校准在138被存储。在这一点上，校准矩阵或加权因子被确定用于各个相位编码位置且用于成像容积的各个频率编码位置。

如先前说明的，本发明可被具体化为在加倍FOV上虚构目标的两层混叠。这被说明在图4-5中。如图4中所示，虚构目标由在加倍FOV的一半中的真实目标磁化140和在加倍FOV的另一半中的偏移点扩散函数142所定义。虚构目标的两层混叠产生图5中所示的实际图像。也就是，两层混叠导致零值位置y_a落入指定的FOV内。通过相对于图2应用所述的重构过程，真实目标磁化和点扩散函数可以是互相分离的。同样地，点扩散函数可以被忽略，以及从真实目标磁化中重构图像。在这一点上，梯度零值没有伪影的图像可以被重构。

使用本发明获得的图像质量的优点被说明在图6-9中。图6是使用4通道腰脊柱线圈阵列从幻影的采集数据中重构矢状薄片图像。如所示，来自梯度零值的重影和混叠伪影被呈现。因此，使用这种图像，应当正常显示图像144的FOV小于该FOV或线圈阵列的空间覆盖，以使梯度零值伪影没有被显示。相反地，图7是依据在这里描述的重构过程的校正的图像。如显示的，对梯度零值的不利影响被减少且没有出现在整个FOV的图像中。图8是伪影图像，并且表示哪一个被从图6中去除，以产生图7中的图像。另外，图7中的图像由校准因子加权，该校准因子根据在分离的校准扫描中获得的校准数据而被确定。在图9的图像中，被应用至成像数据的校准在自校准扫描中被导出。

现在参照图10-12，说明调整的影响。在图10的图像中，用于梯度零值伪影的校正没有被执行。在图11中的图像中，梯度零值校正依据这里说明的重构过程被实施，但是没有调整。如所示的，图10中图像的伪影没有在图11的图像中被看到。然而，图12是基于MR数据的图像，该MR数据被校正用于梯度零值伪影且受到由方程式14定义的调整的作用，其中a＝0.01、b＝0.001及w＝2象素。如在图中所示，没有调整，图像噪声由用于梯度零值伪影的校正而被增加。

如在这里所述的，本发明在减少梯度零值在MR图像的不利影响是有效的。此外，本发明可允许用于在磁体、梯度和RF设计中的改进，该改进支持较短磁体和较宽受检者孔。再者，本发明可以被结合进现有并行成像范例中，从而解决在没有硬件改型的情况中对梯度零值的不利影响。

因此，一种设备具有被编程的计算机，以减少在MR成像中与梯度零值位置相关联的伪影。该计算机被编程以限定一个或多个梯度零值位置且确定在一个或多个梯度零值位置处的接收线圈灵敏度。该机算计被进一步编程，以分别从FOV中多个接收线圈获得MR数据并且基于确定的接收线圈灵敏度对MR数据加权。该机算计还被编程，以通过组合来自多个接收线圈的加权的MR数据而重构图像，其中重构的图像具有来自一个或多个梯度零值位置的减少的伪影。

披露一种MR成像方法，并且包含：确定对于至少一个梯度零值的多个线圈中给定线圈的线圈灵敏度的值、以及使用给定线圈从FOV中获得MR数据。该方法进一步包括对获得的MR数据加权给定线圈的线圈灵敏度的值。

还披露一种MR成像设备，并且包含：定位于磁体孔周围的多个梯度线圈，以施加极化磁场。RF收发系统和RF开关由脉冲模块控制，以向RF线圈发送RF信号和从RF线圈接收RF信号，从而获得MR图像。该MR成像设备还包括被编程的计算机，以获得对于至少一个梯度零值的线圈阵列中各个线圈的线圈灵敏度数据，以及使用线圈阵列从FOV中获得成像数据。计算机被进一步编程，以使用线圈灵敏度数据校准成像数据，从而减少成像数据中梯度零值伪影，进而根据基本上不受梯度零值伪影影响的成像数据重构图像。

本发明以存储在计算机可读存储介质中的计算机程序且具有指令的形式实现，该指令在通过计算机执行时使计算机确定针对成像容积的第一线圈灵敏度和针对至少一个梯度零值位置的用于接收线圈阵列中给定线圈的第二线圈灵敏度。该计算机被进一步实施，以根据第一和第二线圈灵敏度确定用于接收线圈阵列中给定线圈的线圈校准加权因子。然后，计算机对使用接收线圈阵列中给定线圈获得的图像数据加权校准加权因子。前述动作然后被重复用于接收线圈阵列中的各个线圈，根据基本上不受梯度零值伪影影响的用于接收线圈阵列中所有线圈的加权数据，接下来重构图像。

本发明还以具有减少重影的MR成像的方法而实现。该方法包括：定位在重构图像中产生不利影响的梯度场趋于零的区域、以及获得MR数据。该方法进一步包括：通过减少定位的梯度场趋于零的区域的不利影响来确定获得的MR数据中与真实相似的目标磁化，进而根据与真实相似的目标磁化来重构图像。

披露了一种在被处理用于伪影减少的MR数据中减少噪声的方法。该方法包括初始化线圈灵敏度校准扫描和根据线圈灵敏度校准扫描而获得关于梯度零值位置的在先数据。根据在先数据，该方法确定对应于梯度零值位置的频率编码位置。然后在那些对应于梯度零值位置的频率编码位置处应用强度调整，该调整小于应用在不对应于梯度零值位置的频率编码位置处的调整。

本发明相关于优选实施例已经被描述，以及认识到除了明确描述之外的等价物、替换和改变是可能的且在所附的权利要求的范围内。

Claims

1.一种具有被编程计算机(20)以在MR成像中减少与梯度零值位置相关联的伪影的设备，至少通过：

限定一个或多个梯度零值位置(112)；

确定在一个或多个梯度零值位置处的接收线圈灵敏度(110)；

从视场中的多个接收线圈获得MR数据(72)；

基于确定的接收线圈灵敏度，分别对MR数据加权(116)；以及

通过组合来自多个接收线圈的加权的MR数据来重构图像(100)，其中重构的图像具有减少的来自一个或多个梯度零值位置的伪影。

2.权利要求1中的设备，其中计算机(20)被进一步编程以减少在MR成像中与梯度零值位置相关联的伪影，通过：

象素化MR数据，其中各个象素是与真实相似的目标磁化(140)的重叠；以及

确定与真实相似的目标磁化(140)。

3.权利要求1中的设备，进一步包括两个或两个以上的接收线圈(56)，以及其中计算机(20)：

获得对成像容积内接收线圈灵敏度的估计及对在一个或多个零值位置的灵敏度估计；

使用估计的接收线圈灵敏度对MR数据加权；以及

寻找与真实相似的磁化M₀(140)。

4.权利要求1中的设备，其中计算机(20)被进一步编程以减少在MR成像中与梯度零值位置相关联的伪影，通过：

在大得足以包含梯度零值位置和其中对应的伪影的视场内获得MR数据。

5.权利要求1中的设备，其中对MR数据加权(116)仅仅在相位编码数据上实施。

6.权利要求5中的设备，其中在各个频率编码位置处处理相位编码数据(92)。

7.权利要求1中的设备，其中获得MR数据进一步被定义为将MR数据采集限制至在视场内将产生伪影覆盖的视场，以及其中计算机(20)被进一步编程以在MR成像中减少与梯度零值位置相关联的伪影，通过对在视场的长度上以梯度零值为中心的点分布函数(142)求和以减少视场内的相关联的混叠。

8.权利要求6中的设备，其中视场具有成像目标会提供视场内的混叠的大小，以及其中计算机(20)被进一步编程以通过对总和应用增加的减少因子来减少在MR成像中与梯度零值位置相关联的伪影。

9.权利要求1中的设备，其中计算机(20)被进一步编程以在MR成像中减少与梯度零值位置相关联的伪影，通过在那里限定梯度零值位置和确定线圈灵敏度的校准扫描。

10.权利要求1中的设备，其中计算机(20)被进一步编程以在MR成像中减少与梯度零值位置相关联的伪影，通过如果视场的大小适合阻止来自梯度零值位置的信号混叠入视场则执行自校准，该自校准包括将获得的MR数据乘以窗口来平滑图像以去除重影，接下来应用2D变换(108)。

11.权利要求1中的设备，其中计算机(20)被进一步编程以在MR成像中减少与梯度零值位置相关联的伪影，通过对MR数据应用调整以减少噪声。