CN103282788A - 用于t1校准的多隔室mri体模 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种磁共振成像校准组件，尤其用于动态对比增强的磁共振成像。根据本公开的示范性磁共振成像校准组件能够包括用于接纳受试体的至少部分的受试体接收器。所述示范性磁共振成像校准组件还能够包括多个体模隔室，所述多个体模隔室中的每个能够包含具有预定已知T弛豫时间的校准体模。所述多个体模隔室能够以不同的方式附接至所述受试体接收器。例如，根据10本发明的一些示范性实施例，所述体模隔室是被附接或固定到所述受试体接收器上的分开的隔室。根据其他示范性实施例，所述体模隔室能够至少部分地由所述受试体接收器形成。所述体模能够用于利用已知T1的T1校准。

Description

用于T1校准的多隔室MRI体模

技术领域

本发明涉及磁共振成像，尤其涉及动态对比增强的磁共振成像。

背景技术

在动态对比增强的MRI（DCE-MRI）中，包含能够经由磁共振成像检测到的物质的对比剂被注入到受试体体内。例如，包含钆的化合物可以被注入到患者的血流中，并使用T1加权协议得到磁共振成像图像的时间序列。所述时间序列，通常在注入之前开始并持续若干分钟，借助由钆引起的变化的T1来显示对比剂的扩散。

DCE-MRI在诊断特定医学状况或者在评估治疗效果的过程中非常有用。如果使用T1加权协议得到磁共振图像的时间序列，则基于钆的化合物可以用于例示评估或测量受试体的一区域的血管化。例如，所述技术可以用于显示由肿瘤生长引起的新血管化。

发明内容

本发明在独立权利要求中提供了磁共振成像校准组件、磁共振成像系统、计算机程序产品和计算机实施的方法。在从属权利要求中给出了实施例。

然而，由于对比剂，体素中的信号变化不是在那一体素内的对比剂浓度的简单（例如线性）函数，鉴于这一事实，使得难以对通过受试体的对比剂的扩散进行定量分析。

本发明的一个应用领域是乳腺的MRI。在乳腺癌组织中，对比剂摄取的增加示出了指示包括乳腺癌的血流和/或毛细血管通透性增加。本文使用乳腺磁共振成像的范例，然而，本发明的实施例并不限于乳腺磁共振成像。

对于DCE-MRI的分析，目前有两种主要的方案以及若干种混合方法。第一种是现象学的（phenomenological）。在本文中，临床医师简单地观察作为时间的函数的信号强度。基于在作为时间的函数的MRI信号上所见的结构和启发，放射科医师根据其所见得出结论。内科医师通常观察到，在初始摄取之后（在对比剂注射之后测量的2-3分钟），所述信号可以进一步增大、稳定或减小（分别称为类型1、2和3），这里，类型3与恶性病变强烈相关并且类型1与良性状况有点相关。近来的出版物尝试在初始摄取和类型之间的差别两者上都引入阈值，但是这些不从一个扫描器和协议到另一扫描器和协议而一般化。现有技术是将其留给观察者来为他或她的扫描器和扫描器协议设定阈值，因此在BiRads中总缺失定量建议。这对于存在不同制造商的扫描器的场所是特别繁琐的，因为对于这些扫描器而言，它们可能需要不同的阈值。这对于乳腺MRI CAD系统也是一个问题，其包含关于取决于扫描器和协议的相对增强的阈值。

定量DCE-MRI的第二种方案是药物代谢动力学建模。在本文中，尝试从信号强度来估计在血管和组织中的对比浓度以及随后从这些浓度导出在组织模型中的参数。这种方案允许更多的定量，但对扫描器协议强加特定的要求。例如，需要参考扫描来测量无对比剂的组织的T1。需要扫描的高时间分辨率（优于每40-60秒一幅图像）来测量血流和动脉输入函数，需要其准确地估计组织参数。乳腺的当前临床实践未满足这些要求（没有参考扫描，每1-2分钟一幅图像）。

因此，开发一种作为时间的函数，即，取决于扫描器和扫描器协议的，定量地描绘DCE-MRI的信号强度的方式是有利的。具体而言，我们想要以独立于扫描器和扫描器协议的方式来描绘乳腺的DCE-MRI的对比剂摄取。

如上所述，所述两种当前方案是：

（1）现象学的，其要求用户解释曲线并将其与利用相同协议采集的其他曲线相比较。乳腺MRI CAD系统，如Confirma的CADStream和Invivo的DynaCAD，要求对相关的增强措施设置阈值。目前，这些阈值独立于扫描器类型和协议。

（2）药物代谢动力学建模，可以提供其中的一种方式，但对扫描协议强加要求：高时间分辨率、T1校准扫描。

上文描述的所述现象学方案受困于用户必须选择任意阈值。此外，这些阈值在一个扫描器和扫描器协议与另一扫描器和扫描器协议之间是不同的。

药物代谢动力学建模要求具有显著高于目前临床实践的时间分辨率的扫描。同样地，需要特定的扫描来估计所述组织的对比剂前T1。

本发明的实施例可以通过提供乳腺附近的具有若干隔室（compartment）的体模（phantom）来解决这些或其他技术问题，其中每个隔室包含溶解在例如水或无气泡琼脂的已知介质中的不同、已知的对比剂浓度。在磁共振数据采集期间使用校准体模可以允许计算对比剂浓度图。与简单地检查图像中的强度相反，经验性地计算所述对比剂的实际浓度。此外，这样的技术不要求药物代谢动力学建模所要求的高时间分辨率。

在所述方法的实施例的实施期间获得体模的隔室的强度值：

获得这些值的简单方式是让用户手动绘制感兴趣区域。然后能够通过对每个ROI中的像素值求平均来导出强度值和标准差。

也能够使用软件来自动地检测所述体模，算法的实施例是：

-从扫描检测并排除主体，例如通过对所采集的体积中的任一个进行阈值化以及从后侧进行传播，反转并乘以原始图像。

-检测剩余对象，例如通过对剩余数据和所得到的对象的测量尺寸、形状和位置进行阈值化并与模型数据相比较。

-通过测试与模型相对的目标尺寸、形状和位置来去除虚假检测。

这种方法的优点是现在能够以独立于扫描器和扫描协议的方式来测量对比剂的摄取。这对于乳腺MRI CAD系统尤其有用，其中，对相关增强设置阈值，其导致像素的分类。目前，这些阈值取决于扫描器类型和协议。使用这种方法，对于所有的扫描器类型和协议而言，这些阈值仅需获得一次。

在临床上，目前可以利用体模来扫描患者。扫描协议正是在没有体模的情况下本将使用的相同协议。如果体模的质子密度不同于受试体的质子密度，则在某些情况下快速扫描以测量质子密度。

对于其他校准扫描——能够包括：包括T1测量。在T1测量的情况下（使用可变翻转角（VFA）方案或其他），能够使用所述体模以改善所述T1测量，例如——能够使用来自所述体模的VFA T1数据来校正所使用的翻转角。

如本文所使用的，计算机可读存储介质涵盖可以储存能够由计算设备的处理器执行的指令的任何有形存储介质。所述计算机可读存储介质可以指作为计算机可读非易失性存储介质。所述计算机可读存储介质也可以指作为有形计算机可读介质。在一些实施例中，计算机可读存储介质也能够储存能由计算设备的处理器访问的数据。计算机可读存储介质的范例包括，但不限于：软盘、磁硬盘驱动器、固态硬盘、闪存、USB拇指驱动器、随机存取存储器（RAM）内存、只读存储器（ROM）内存、光盘、磁光盘以及处理器寄存器文件。光盘的范例包括紧致盘（CD）和数字多用光盘（DVD），例如CD-ROM，CD-RW，CD-R，DVD-ROM，DVD-RW或者DVD-R磁盘。术语计算机可读存储介质也指经由网络或通信线路能够由计算机设备访问的各种类型的记录介质。例如通过调制解调器、通过互联网、或通过局域网可以检索数据。

计算机存储器是计算机可读存储介质的范例。计算机存储器是处理器直接访问的任何存储器。计算机存储器范例包括，但不限于：RAM存储器、寄存器和寄存器文件。

计算机储存器是计算机可读存储介质的范例。计算机储存器是任何非易失性计算机可读存储介质。计算机储存器的范例包括，但不限于：硬盘驱动器、USB拇指驱动器、软盘驱动器、智能卡、DVD、CD-ROM、以及固态硬盘驱动器。在一些实施例中计算机储存器也可以是计算机存储器或者反之亦然。

如本文所使用的，计算设备指包括处理器的任何设备。处理器是能执行程序或机器可执行指令的电子部件。援引包括“处理器”的计算设备应当解释为可能包含超过一个处理器。术语计算设备也应当解释为可能指每个均包括处理器计算设备的集合或网络。许多程序具有它们的由多个处理器执行的指令，所述多个处理器可以处在相同的计算设备之内或者甚至分布于多个计算设备之间。

如本文所使用的，“用户接口”是允许用户或操作员与计算机或计算机系统交互的接口。用户接口可以向操作员提供信息或数据和/或从操作员接收信息或数据。在显示器或图形用户接口上对数据或信息的显示是向操作员提供信息的范例。通过键盘、鼠标、追踪球、触摸板、指点杆、图形输入板、控制杆、手柄、网络摄像头、耳机、变速杆、方向盘、踏板、有线手套、跳舞毯、遥控以及加速度计接收数据是从操作员接收信息或数据的全部范例。

如本文所使用的，“磁共振（MR）数据”涵盖在磁共振成像扫描期间通过磁共振装置的天线由核子自旋发射的射频信号的记录测量。本文将磁共振成像（MRI）图像定义为包含在磁共振成像数据之内的解剖数据的重建的二维或三维可视化。能够使用计算机执行这种可视化。

在一个方面中，本发明提供了一种磁共振成像校准组件。所述磁共振成像校准组件包括用于接纳受试体的至少部分的受试体接收器。所述磁共振成像校准组件还包括多个体模隔室。所述多个体模隔室中的每个包含具有预定T1弛豫时间的校准体模。所述多个体模隔室被附接至受试体接收器。所述多个体模隔室能够以若干种不同的方式附接至所述受试体接收器。在一些实施例中，所述体模隔室是被附接或固定到所述受试体接收器上的分开的隔室。在其他实施例中，所述体模隔室至少部分地由所述受试体接收器形成。

换言之，所述磁共振成像校准组件包括用于保持或支撑受试体和多个体模隔室的至少部分的受试体接收器。所述体模隔室中的每个可以包含具有不同预定T1弛豫时间的校准体模。这一实施例是有利的，因为通过保持具有不同预定T1弛豫时间的校准体模，所述磁共振成像校准组件能够用于校准T1加权磁共振图像。这对于校准在T1弛豫时间对比剂已经被注入到受试体体内之前和之后采集的磁共振图像尤其有用。

在另一实施例中，多个体模隔室中的每个具有不同的横截面。对此措辞的另一种方式是多个体模隔室中的每个具有相对于其他横截面能够区分或者能够识别的横截面。这是有利的，因为如果构建T1加权磁共振图像，则仅仅通过所述体模隔室的横截面就在磁共振图像中容易地识别出所述体模隔室中的每个。使用图像识别能够检测各种剖面（profile）；能够使用若干种不同的技术：计算面积、周长、拐角数量或者通过模板匹配。

在另一实施例中，多个体模隔室中的至少一个包括管。这是有利的，因为管能够利用校准体模填充并围裹或安装在受试体接收器上。

在另一实施例中，多个体模隔室中的至少一个包含至少两个子隔室。至少一个子隔室不利用T1弛豫时间校准体模填充。这是有利的，因为不利用T1弛豫时间校准体模填充的子隔室的识别可以提供识别所述体模隔室中的每个的手段。

在另一实施例中，所述管中的每个形成闭合回路，其有利于在多切片磁共振成像数据中的定位。如果体模隔室不连续以执行闭合回路，那么可能有在所述磁共振成像图像中所述体模隔室不可见的切片。

在另一实施例中，所述受试体支撑物还包括用于采集磁共振数据的射频线圈。这一实施例可以是有利的，因为将所述射频线圈合并到所述受试体支撑物中能够节省空间并且允许所述磁共振成像校准组件更容易地整合到磁共振成像系统中。

在另一实施例中，所述磁共振成像校准组件还包括活检装置，其用于执行对所述受试体的活检区的活检。所述活检装置具有相对于多个体模隔室的已知几何结构。这一实施例可以是有利的，因为当构建磁共振成像图像时，获知了相对于所述体模隔室的受试体解剖结构。同样地，如果将所述活检装置整合到所述磁共振成像校准组件中，那么也能够获知相对于所述体模隔室的活检装置的几何结构。例如，所述活检装置能够具有使用机构插入到受试体中的针。

在另一实施例中，所述预定T1弛豫时间相当于已知的T1对比剂浓度。例如，如果将T1弛豫时间对比剂注入到受试体体内，所述体模隔室能够包含所述特定对比剂的不同浓度。然而，在其他实施例中，所述校准体模的T1弛豫时间是由不同T1弛豫时间对比剂引起的。

在另一方面中，本发明提供了一种磁共振成像系统。所述磁共振成像系统包括用于产生磁场以对位于成像体之内的受试体的核子的磁自旋进行定向的磁体。所述磁共振成像系统还包括射频收发器，其适于使用射频线圈采集磁共振数据。在本文应当理解，对射频收发器的援引也指分开的射频发射器和射频接收器。同样地，对射频线圈的援引也指分开的发射射频线圈和接收射频线圈。

所述磁共振成像系统还包括受试体支撑物，其用于接收磁共振成像校准组件。所述磁共振成像校准组件包括受试体接收器，其用于接纳所述受试体的至少部分。所述磁共振成像校准组件还包括多个体模隔室。所述多个体模隔室中的每个包含具有预定T1弛豫时间的T1弛豫时间校准体模。所述多个体模隔室位于成像体积之内。所述磁共振成像系统还包括磁场梯度线圈，其适于对成像体积之内的核子的磁自旋进行空间编码。所述磁共振成像系统还包括磁场梯度线圈电源，其适于为磁场梯度线圈供应电流。

所述磁共振成像系统还包括包含处理器的计算机系统。所述计算机系统适于控制所述磁共振成像系统。例如，可以与所述计算机系统接口来发送和接收控制信号到所述磁共振成像系统的各个部件。所述计算机系统相当于所述磁共振成像系统的控制系统。所述磁共振成像系统还包括含有由处理器执行的机器可读指令的存储器。

所述指令的执行令处理器利用射频线圈采集T1加权磁共振数据。所述处理器可以使用计算机系统来发送控制信号到射频收发器和磁场梯度线圈电源并以这种方式接收发送包括磁共振数据的来自射频收发器的接收的数据。所述指令的执行还令处理器从所述T1加权磁共振数据重建T1加权磁共振图像。使用周知的傅里叶技术，磁共振数据能够被重建为磁共振图像。所述指令的执行还令处理器通过在所述T1加权磁共振图像中识别多个体模隔室中的每个来确定T1校准。多个体模隔室中的每个包含具有预定T1弛豫时间的校准体模。通过在磁共振图像中识别所述体模隔室的位置，能够通过比较具有预定或已知T1弛豫时间的校准体模的位置处的强度来直接构建校准。

在本文应当理解，对磁共振图像的援引也可以指多幅磁共振图像。例如，所述磁共振数据可以包含体数据。在重建过程期间，所述磁共振数据能够被重建为表示体积的切片的多幅磁共振图像，磁共振数据是从所述体积采集的。也应当注意的是，当傅里叶技术被用于重建磁共振图像时，来自成像体积或特定感兴趣区域之外的信号也能够构建以重建特定图像。

在另一实施例中，所述多个体模隔室中的每个具有不同的横截面。通过在T1加权磁共振图像中识别不同的横截面来至少部分地识别多个体模隔室。为实现这一目的，在一些实施例中，能够使用简单形状识别或模式识别。因为不同的横截面具有不同的拐角或边缘成员，通过已知的图像识别技术能够容易地识别所述体模隔室。

在另一实施例中，所述体模隔室中的至少一个包括管。所述多个体模隔室中的至少一个包含至少两个子隔室。至少一个子隔室不利用校准体模填充。通过在T1加权磁共振图像中检测无填充的至少一个子隔室来至少部分地识别所述多个体模隔室。再次应当注意的是，对T1加权磁共振图像的援引实际上可以指多幅图像。例如，如果所述磁共振数据是针对随后被重建为多个切片或图像的体积。这一实施例是有利的，因为未利用校准体模填充的子隔室允许对各个校准体模进行空间编码。这种空间编码允许对不同校准体模的简单识别。

在另一实施例中，通过在T1加权磁共振图像中的相对位置和/或强度至少部分地识别所述多个体模隔室。当构建所述磁共振成像校准组件时获知所述多个体模隔室的T1弛豫时间。多个体模隔室的相对位置也是已知量。所述磁共振成像校准组件是具有固定在受试体接收器上的多个体模部件的机构部件。因为这些几何结构是固定的，伴随其预定T1弛豫时间的不同体模隔室的相对位置是已知的。这一知识能够用于至少部分地识别所述多个体模隔室中的每个的位置。类似地，因为T1加权磁共振图像将显示针对取决于T1弛豫时间的不同体模隔室的不同强度，强度上的这种差别也能够用于正确地识别体模隔室。已知针对多个体模隔室中的每个的预定T1弛豫时间。图像识别软件能够识别体模隔室的位置，并且然后也能够通过在T1加权磁共振图像中将强度进行分类来为体模隔室中的每个分配T1值。

在另一实施例中，所述指令还令处理器采集质子加权磁共振数据。所述质子加权磁共振数据的采集对于比较校准体模与从受试体采集的磁共振数据是有用的。质子密度的差别能够用于构建校准。所述指令还令处理器重建质子加权磁共振图像。所述指令还令处理器根据所述质子加权磁共振图像、T1加权磁共振图像和T1校准来构建T10图。所述T10图基本上是用于校准目的起始或初始T1图。

所述指令还令处理器采集对比剂后T1加权磁共振数据。所述对比剂后T1加权磁共振数据是在T1加权磁共振数据之后采集的磁共振数据。例如，在T1对比剂已经被注入到受试体体内之后可以采集所述对比剂后T1加权磁共振数据。在一些实施例中，这可以通过使用延时自动实现。例如，在内科医师或医疗保健专家已经对受试体进行注射之后，内科医师或医疗保健提供者可以激活计算机系统上的图形用户接口上的按钮或控制，启动定时器。在其他实施例中，例如在通过图形用户接口接收来自内科医师或医疗保健提供者的命令之后，所述处理器可以触发采集。

所述指令还令处理器根据对比剂后T1加权磁共振数据重建对比剂后T1加权磁共振图像。所述指令还令处理器根据对比剂后T1加权磁共振图像、T10图和质子加权磁共振图像来构建对比剂浓度图。这一实施例可以是极其有利的，因为已经构建的对比剂浓度图可以独立于使用的扫描系统或MRI系统。这可能有利于简化采集对比剂前和对比剂后T1加权磁共振图像并减去他们。

在另一方面中，根据本发明的实施例，本发明提供了一种包括由磁共振成像系统的处理器执行的机器可执行指令的计算机程序产品。所述指令的执行令处理器使用射频线圈采集T1加权磁共振数据。所述指令的执行还令处理器从所述T1加权磁共振数据重建T1加权磁共振图像。所述指令的执行还令处理器通过在所述T1加权磁共振图像中识别多个体模隔室中的每个来确定T1校准。所述计算机程序产品可以例如储存在计算机可读存储介质中。本发明的这样的实施例也提供包含计算机程序产品的计算机可读存储介质。

在另一方面中，本发明提供了一种确定T1校准的计算机实施的方法。根据本发明的实施例，由磁共振成像系统执行的方法包括使用射频线圈采集T1加权磁共振数据的步骤。所述方法还包括从所述T1加权磁共振数据重建T1加权磁共振图像的步骤。所述方法还包括通过在所述T1加权磁共振图像中识别多个体模隔室中的每个来确定T1校准的步骤。

附图说明

下文将仅以范例的方式并参照附图描述本发明的优选实施例，在附图中：

图1示出了图示根据本发明的实施例的方法的流程图；

图2示出了图示根据本发明的又一实施例的方法的流程图；

图3示出了图示根据本发明的又一实施例的方法的流程图；

图4图示了根据本发明的实施例的磁共振校准组件的范例；

图5图示了根据本发明的又一实施例的磁共振校准组件的范例；

图6示出了能够用于体模隔室的剖面图的范例；

图7图示了使用空的和填充了校准体模的子隔室的体模隔室的空间编码；

图8图示了根据本发明的又一实施例的磁共振校准组件的范例；

图9图示了根据本发明的实施例的磁共振成像系统的范例；

图10示出了根据本发明的实施例的使用磁共振校准组件的T1和T2加权磁共振图像；以及

图11示出了相减图像和对比剂浓度图的对照。

附图标记列表

400   磁共振成像校准组件

402   受试体接收器

404   体模隔室0.5mM浓度

406   体模隔室0.4mM浓度

408   体模隔室0.3mM浓度

410   体模隔室0.2mM浓度

412   体模隔室0.1mM浓度

414   体模隔室0.0mM浓度

500   第一磁共振成像校准组件

502   第二磁共振成像校准组件

504   受试体支撑物

506   受试体

508   第一乳腺

510   第二乳腺

512   第一受试体接收器

514   第二受试体接收器

516   体模隔室

518   纵向体模隔室

520   横向体模隔室

600   横截面

602   正方形

604   圆形

606   三角形

608   六边形

610   加号形

700   体模隔室

701   子隔室

702   填充的子隔室

704   空子隔室

706   体模隔室

708   体模隔室

710   体模隔室

712   体模隔室

714   体模隔室

800   磁共振成像校准组件

802   受试体接收器

804   第一体模隔室

806   第二体模隔室

808   第三体模隔室

810   第四体模隔室

812   孔

814   活检针

816   机构

818   活检针的尖端

820   受试体

822   乳腺

824   活检区

826   成像区

900   磁共振成像系统

902   磁体

904   磁场梯度线圈

906   磁场梯度线圈电源

908   射频线圈

909   受试体支撑物

910   射频收发器

912   硬件接口

913   计算机系统

914   处理器

916   用户接口

918   储存器

920   存储器

922   T1加权磁共振数据

924   T1加权磁共振图像

926   T1校准

928   质子加权磁共振数据

930   质子加权磁共振图像

932   对比剂后T1加权磁共振数据

934   对比剂后T1加权磁共振图像

936   对比剂浓度图

937   T10图

938   磁共振成像系统控制模块

940   磁共振图像重建模块

942   体模隔室识别模块

944   T1校准模块

946   T10图构建模块

948   对比剂浓度图构建模块

1000  T2加权图像

1002  T1加权图像

1004  乳腺

1006  体模隔室

具体实施方式

在这些附图中的相似编号的要素或者是等价要素或者执行相同的功能。如果功能是等同的，则先前已经论述的要素在之后的附图中将不再论述。

图1示出了图示根据本发明的实施例的方法的流程图。在步骤100中，采集T1加权磁共振数据。在步骤102中，从T1加权磁共振数据重建T1加权磁共振图像。然后在步骤104中，通过在T1加权磁共振图像中识别多个体模隔室中的每个来确定T1校准。

图2示出了图示根据本发明的又一实施例的方法的流程图。在步骤200中，采集质子加权磁共振数据。在步骤202中，重建质子加权磁共振图像。在步骤204中，采集T1加权磁共振数据。在步骤206中，从T1加权磁共振数据重建T1加权磁共振图像。在步骤208中，通过在T1加权磁共振图像中识别多个体模隔室中的每个来确定T1校准。在步骤210中，构建T10图。所述T10图是使用质子加权磁共振图像、T1加权磁共振图像和T1校准来构建的。在步骤212中，采集对比剂后T1加权磁共振数据。在步骤214中，使用对比剂后T1加权磁共振数据重建对比剂后T1加权磁共振图像。最后在步骤216中，构建对比剂浓度图。所述对比剂浓度图是使用对比剂后T1加权磁共振图像、T10图和质子加权磁共振图像来构建的。

图3示出了图示根据本发明的又一实施例的流程图。在方块300中，采集一系列的动态对比增强的MRI图像。这些图像可以是例如在T1弛豫时间对比剂已经被注入到受试体体内之后的不同时间采集的图像。在方块302中，利用小顶锥角来采集采用扰相梯度回波序列（SPGE）采集的图像。根据本发明的实施例，来自方块300和302的数据在方块304中与从校准体模306获得的数据组合。在方块304中，有针对质子密度的经验校正并构建T10图。在方块304之后，方块308表示T10图。在方块310中，有对校准的浓度的经验转换。在方块312中，进一步采集磁共振成像数据并且经验校准被用于指导映射一段时间内受试体体内对比剂浓度的一系列浓度图。

在图3中图示的相关步骤是：

1.体模检测，和体模隔室。

针对所述体模隔室中的每个，我们在动态扫描中的每个时间实例处获得强度值，或者交互式或者由算法支持。

2.质子密度的计算。

针对质子密度校正动态图像。为此目的，进行质子加权额外扫描（例如利用小翻转角采集的扰相梯度回波采集）。能够使用下式来校正动态图像：

在实施例中，我们能够使用体模来校准质子密度，例如通过使用所述体模隔室作为100%的质子密度的金标准。经校准的质子密度图能够具有诊断值。

3.T10图的计算。

所述对比剂前动态图像被转换成T1图（此后T10图）。我们利用如下关系：

S·T₁≈常量，

当我们比较体素与参考组织时，其得到如下关系：

使用体模作为已知T1的参考组织，其允许我们计算T10图。这种方法对于低对比剂浓度（<1mM）效果很好，因为这种情况通常出现在组织中。而对于更高浓度而言，这种方法变得不准确。

4.对比剂浓度图的计算。

现在我们具有示出组织的初始T1的T10图。在已施予对比剂之后，我们能够使用动态扫描的其他图像来计算T1图。然后我们能够计算弛豫效能（R=1/T1）的变化并且使用如下方程：

ΔR₁(t)=R₁(t)-R₁₀=r₁·C(t)，

来计算对比剂浓度。在这一方程中，rI（mM^-1s^-1）是纵向弛豫效能，并且C（t）（mM）是对比剂浓度。

在实施例中，替代在步骤3和4使用线性关系，我们能够将曲线拟合到体模的各个隔室中的信号与对比度关系。

图4示出了根据本发明的实施例的磁共振成像校准组件400的实施例。所述磁共振成像校准组件包括受试体接收器402。在这种情况下，所述受试体接收器402是杯形塑料片。围绕所述受试体接收器402的是体模隔室404、406、408、410、412、414的集合。体模隔室404、406、408、410、412、414中的每个是形成闭合回路并利用包含钆双胺生产的不同浓度的T1弛豫体模Gd-DTPA的蒸馏水溶液填充的管。在体模隔室404中的浓度是0.5mM浓度。在体模隔室406中的浓度是0.4mM浓度。在体模隔室408中的浓度是0.3mM浓度。在体模隔室410中的浓度是0.2mM浓度。在体模隔室412中的浓度是0.1mM浓度。在体模隔室414中的浓度是0.0mM浓度。

图5示出了第一磁共振成像校准组件500和第二磁共振成像校准组件502的示意图。第一磁共振成像校准组件500和第二磁共振成像校准组件502两者都位于受试体支撑物504之内。在图中也显示了具有第一乳腺508和第二乳腺510的受试体506。第一乳腺508被显示为至少部分地定位在第一磁共振成像校准组件500之内。第二乳腺510被显示为至少部分地定位在第二磁共振成像校准组件502之内。第一磁共振成像校准组件500具有第一受试体接收器512。第二磁共振成像校准组件502具有第二受试体接收器514。第一乳腺508被部分地定位在第一受试体接收器之内。第二乳腺510被定位在第二受试体接收器514之内。

围绕所述第一受试体接收器512的是多个体模隔室516或体模隔室516的集合。在这一实施例中，体模隔室516是横向围绕第一受试体接收器512的管。

第二磁共振成像校准组件502示出了备选实施例。在第二磁共振成像校准组件中有两组体模隔室518、520。首先有管纵向排列的纵向组体模隔室518。毗邻所述纵向体模隔室518的是横向体模隔室520的集合。

图6示出了能够用于区分不同体模隔室的横截面600的集合。在所述横截面600之中是正方形602、圆形604、三角形606、六边形608以及加号形610。这些是在磁共振图像中能够容易地识别的形状的范例。应当注意到，这些形状中的每个具有不同数量的拐角。如果磁共振成像切片以倾斜角通过横截面，那么所述形状将是扭曲的。然而，所述扭曲不会影响许多图像识别算法。例如，算法能够对拐角数量进行简单地计数并区分所有这些形状。在图6中示出的形状是例示性的并且未形成不同横截面的完全集。本领域技术人员将认识到，其他形状也是可能的。

图7示出了体模隔室700的集合。体模隔室700中的每个被分成三个子隔室701。阴影子隔室表示填充的子隔室702。填充的子隔室702是利用具有预定T1弛豫时间的校准体模填充的子隔室。也有表示空子隔室704的无阴影子隔室704。空子隔室未用校准体模填充。将体模隔室700分成单独的子隔室701具有这样的优点，即能够对单独的体模子隔室进行空间编码。通过检查图7能够开发这样的编码的范例。例如，如果填充的隔室702表示1并且空隔室表示0则能够开发编码。例如，体模隔室706有三个填充的隔室。那么为此的编码将是二进制编码111。体模隔室708有未填充的第一子隔室并且然后有两个填充的隔室。那么二进制编码将是011。根据这一范例，体模隔室710的编码将是101。针对体模隔室712的编码是110。最终针对体模隔室714的编码将是010。通过检查一个或多个磁共振成像图像，能够推断出针对特定的体模隔室的空间编码。这能够用于在磁共振图像或在一系列磁共振图像中识别或部分地识别体模隔室。

图8示出了磁共振成像校准组件800的又一实施例。这种磁共振成像校准组件800包括受试体接收器802。在所述受试体接收器802之内，有第一体模隔室804、第二体模隔室806、第三体模隔室808和第四体模隔室810。在图8中示出的视图是横截面视图。第一体模隔室具有圆形横截面。第二体模隔室806具有三角形横截面。第三体模隔室808具有正方形横截面。第四体模隔室810具有五边形横截面。在这一实施例中，在受试体接收器802的底部有孔812。位于孔812下方的是连接到机构816的活检针814，机构816能够致动活检针814。活检针814有尖端818。还显示了在受试体接收器802之内的具有乳腺822的受试体820。在乳腺822之内是活检区824。活检区824是内科医师或医疗保健专家想要使用活检针814执行活检的区域。

虚线框826表示磁共振成像系统的成像区826。在图8中所示的附图图示了磁共振成像校准组件800能够如何用于引导活检针814。在采集磁共振图像之后，能够由医学或医疗保健专家在磁共振图像中定位活检区824。已知活检区824相对于体模隔室804、806、808、810的位置。也已知活检针的尖端818相对于体模隔室804、806、808、810的位置。这是因为体模隔室804、806、808、810和机构816以及活检针814都形成已知的机构组件。体模隔室804、806、808、810相对于活检针814的尖端818的位置能够用于发送指令到机构816以引导活检针814的尖端818到活检区824以执行活检。

图9示出了根据本发明的实施例的磁共振成像系统900的范例。显示了磁体902的横截面视图。在磁体的孔径内部有磁场梯度线圈904。应当理解，磁场梯度线圈904表示用于在三个不同空间维度中进行编码的三组磁场梯度线圈。连接磁场梯度线圈的是磁场梯度线圈电源，其供应电流以对磁场梯度线圈提供电力。在磁体902的孔径内部是成像区826，成像区826是具有足够均匀的磁场以采集磁共振成像数据的区域。在成像区内部示出的是用于采集磁共振数据的射频线圈908。所述射频线圈被连接到射频收发器910。在磁体902孔径内部还有受试体支撑物909。在受试体支撑物上有受试体820。受试体820的乳腺822被定位在磁共振成像校准组件800的受试体接收器802的内部。磁场梯度线圈电源906和射频收发器910被连接到计算机系统913的硬件接口912。计算机系统913还包括被连接到用户接口912的处理器914。所述处理器还被连接到用户接口916、计算机储存器918以及计算机存储器920。

在一些实施例中，射频线圈908能够被整合到磁共振成像校准组件800中。在一些实施例中，磁共振成像校准组件800和受试体支撑物909能够被整合为单个部件。在另其他实施例中，磁共振成像校准组件800能够从受试体支撑物909上移除。

储存器918被示为包含T1加权磁共振数据922、T1加权磁共振图像924、T1校准926、质子加权磁共振数据928、质子加权磁共振图像930、对比剂后T1加权磁共振数据932、对比剂后T1加权磁共振图像934、对比剂浓度图936以及T10图。计算机存储器920被示为包含用于操作和控制磁共振成像系统900的计算机可执行代码。计算机存储器被示为包含磁共振成像系统控制模块938。磁共振成像系统控制模块938包含用于控制磁共振成像系统的操作和运行的计算机可执行代码。

计算机存储器还被示为包含磁共振图像重建模块940。磁共振图像重建模块包含能够将磁共振数据重建为磁共振图像的计算机可执行代码。例如，磁共振图像重建模块940能够将T1加权磁共振数据922重建为T1加权磁共振图像924。类似地，模块940能够将质子加权磁共振数据928重建为质子加权磁共振图像930。磁共振图像重建模块940还能够将对比剂后T1加权磁共振数据重建为对比剂后T1加权磁共振图像934。

在计算机存储器中还示出的是体模隔室识别模块942。根据体模隔室804、806、808、810的类型，体模隔室识别模块942能够识别不同类型的体模隔室。如果使用不同的横截面，则体模隔室识别模块能够识别所述横截面。如果体模隔室被空间编码，则体模隔室识别模块942能够检测所述空间编码以识别所述体模隔室。计算机存储器920还被示为包含T1校准模块944。T1校准模块944能够使用体模隔室识别模块942和T1加权磁共振图像924来构建T1校准926。所述存储器还被示为包含T10图构建模块946。T10图构建模块946能够使用质子加权磁共振图像930、T1加权磁共振图像924和T1校准926来构建T10图937。与存储器一起还示出了对比剂浓度图构建模块948。对比剂浓度图构建模块948能够使用对比剂后T1加权磁共振图像934、T10图937和质子加权磁共振图像930来构建对比剂浓度图936。

图10示出了T2加权图像1000和T1加权图像1002。在两幅图像之内，乳腺1004是可见的，并且还有体模隔室1006的图像。在图4中图示的体模用于生成这些图像。在图10中可见体模隔室1006的强度的差别。

图11示出了两个时间系列的图像，在左边的图像1100上示出了使用经典强度相减图像构建的DCE-MRI图像。右边的图像是从相同数据计算的对比剂浓度图1102。所述图像处在不同时间。标记的图像1104在初始时间t=0秒。标记的图像1106在t=121秒。标记的图像1108在时间t=186秒。标记的图像1110在时间t=251秒。这些图示出了相减图像1100和对比剂浓度图1102两者都示出了相似的数据。对比剂浓度图1102具有这样的优点，即，它们将独立于所使用的磁共振成像系统。另外，对比剂浓度图1102示出了经验校准对比剂浓度。

尽管已经在附图和前述说明中详细例示和描述了本发明，这样的例示和说明被认为是例示性的或示范性的而非限制性的。本发明并不限于所公开的实施例。

本领域技术人员通过研究附图、公开内容和权利要求书，在实践所主张的本发明的过程中，将能够理解和实现所公开的实施例的其他变型。在权利要求书中，“包括”一词不排除其他要素或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元能够实现权利要求书中列举的若干项功能。在互不相同的从属权利要求书中列举的特定措施的事实并不指示不能够使用这些措施的组合以获益。计算机程序可以储存/分布在合适的介质中，诸如与其他硬件一起提供或者作为其他硬件的一部分的光学存储介质或固态介质，但计算机程序也可以以其他形式分布，诸如经由互联网或其他有线或无线电信系统。权利要求书中的任何参考标记不应当被解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种磁共振成像校准组件（400、500、502、800），包括：

-受试体接收器（402、512、514、802），其用于接纳受试体（506、820）的至少部分（508、510、822）；以及

-多个体模隔室（404、406、408、410、412、414、516、518、520、706、708、710、712、714、804、806、808、810），其中，所述多个体模隔室中的每个包含具有预定T1弛豫时间的校准体模，其中，所述多个体模隔室被附接至所述受试体接收器。

2.根据权利要求1所述的磁共振成像校准组件，其中，所述多个体模隔室中的每个具有不同的横截面（602、604、606、608、610）。

3.根据权利要求1或2所述的磁共振成像校准组件，其中，所述多个体模隔室中的至少一个包括管。

4.根据权利要求3所述的磁共振成像校准组件，其中，所述多个体模隔室中的所述至少一个包含至少两个子隔室（701），并且其中，至少一个子隔室不利用T1弛豫时间校准体模填充。

5.根据权利要求3或4所述的磁共振成像校准组件，其中，所述管形成闭合回路。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振成像校准组件，包括射频线圈（908），其用于采集磁共振信号，所述射频线圈尤其被整合在所述受试体接收器中。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振成像校准组件，其中，所述磁共振成像校准组件还包括活检装置（814、816），其用于执行对所述受试体的活检区（824）的活检，并且其中，所述活检装置具有相对于所述多个体模隔室的已知几何结构。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振成像校准组件，其中，所述预定T1弛豫时间相当于已知T1对比剂浓度。

9.一种磁共振成像系统，包括：

-磁体（902），其用于生成磁场以对位于成像体积之内（826）的受试体（506、820）的核子的磁自旋进行定向；

-射频收发器（910），其适于使用射频线圈（908）采集磁共振数据；

-受试体支撑物（909），其用于接收磁共振成像校准组件（400、500、502、800），其中，所述磁共振成像校准组件包括用于接纳所述受试体的至少部分（508、510、822）的受试体接收器（402、512、514、802），其中，所述磁共振成像校准组件还包括多个体模隔室（404、406、408、410、412、414、516、518、520、706、708、710、712、714、804、806、808、810），其中，所述多个体模隔室中的每个包含具有预定T1弛豫时间的校准体模，其中，所述多个体模隔室位于所述成像体积之内；

-磁场梯度线圈（904），其适于对所述成像体积之内的核子的磁自旋进行空间编码；

-磁场梯度线圈电源（906），其适于为所述磁场梯度线圈供应电流；

-计算机系统（913），其包括处理器（914），其中，所述计算机系统适于控制所述磁共振成像系统；以及

-存储器（920），其包含用于由所述处理器执行的机器可读指令，其中，所述指令的执行令所述处理器执行如下操作：

-使用所述射频线圈采集（100、204、306）T1加权磁共振数据（922）；

-从所述T1加权磁共振数据重建（102、206、306）T1加权磁共振图像（924、1002）；

-通过在所述T1加权磁共振图像中识别所述多个体模隔室中的每个来确定（104、208、310）T1校准（926）。

10.根据权利要求9所述的磁共振成像系统，其中，所述多个体模隔室中的每个具有不同的横截面（602、604、606、608、610），其中，通过在所述T1加权磁共振图像中识别所述不同的横截面来至少部分地识别所述多个体模隔室。

11.根据权利要求9或10所述的磁共振成像系统，其中，所述多个体模隔室中的至少一个包括管，其中，所述多个体模隔室中的至少一个包含至少两个子隔室（701），其中，至少一个子隔室不利用所述T1弛豫时间校准体模填充，其中，通过在所述T1加权磁共振图像中检测无填充的所述至少一个子隔室来至少部分地识别所述多个体模隔室。

12.根据权利要求9至11中的任一项所述的磁共振成像系统，其中，通过所述多个体模隔室在所述T1加权磁共振图像中的相对位置和/或强度来至少部分地识别所述多个体模隔室。

13.根据权利要求9至12中的任一项所述的磁共振成像系统，其中，所述指令还令所述处理器执行如下操作：

-采集（200）质子加权磁共振数据（928）；

-重建（202）质子加权磁共振图像（930）；

-根据所述质子加权磁共振图像、所述T1加权磁共振图像以及所述T1校准来构建（210、304）T10图（937）；

-采集（212）对比剂后T1加权磁共振数据（932）；

-根据所述对比剂后T1加权磁共振数据重建（214、312）对比剂后T1加权磁共振图像（934）；以及

-根据所述对比剂后T1加权磁共振图像、所述T10图以及所述质子加权磁共振图像来构建（216、304）对比剂浓度图（936、1102）。

14.一种计算机程序产品，包括用于由根据权利要求10至13中的任一项所述的磁共振成像系统（900）的处理器（914）执行的机器可执行指令；其中，所述指令的执行令所述处理器执行如下操作：

-使用射频线圈采集（100、204、306）T1加权磁共振数据（922）；

-从所述T1加权磁共振数据重建（102、206、306）T1加权磁共振图像（924）；

-通过在所述T1加权磁共振图像中识别所述多个体模隔室中的每个来确定（104、208、310）T1校准（926）。

15.一种确定T1校准的计算机实施的方法，其中，由根据权利要求10至14中的任一项的磁共振成像系统执行所述方法，所述方法包括如下步骤：

-使用射频线圈采集（100、204、306）T1加权磁共振数据（922）；

-从所述T1加权磁共振数据重建（102、206、306）T1加权磁共振图像（924）；

-通过在所述T1加权磁共振图像中识别所述多个体模隔室中的每个来确定（104、208、310）所述T1校准（926）。

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