CN103443645A - 运动校正的多核磁共振成像 - Google Patents

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F·J·德布鲁伊金
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Abstract

本发明涉及一种获取对象的MR图像(200-216)的方法，所述对象至少包括第一和第二种核子，所述方法包括：采集(300；304)所述对象的第一MR图像数据(200；202；204)，其中，所述第一核子被激励；采集(302)所述对象的第二MR图像数据(206-216)，其中，所述第二核子被激励；分析所述第一MR图像数据(200；202；204)；基于所述分析确定描述所述对象的运动的运动参数；使用所述运动参数对所述第一MR图像数据和/或第二MR图像数据(206-216)进行运动校正。

Description

运动校正的多核磁共振成像
技术领域
本发明涉及一种用于采集对象的磁共振(MR)图像的方法，一种用于采集对象的MR图像的磁共振成像设备以及一种包括计算机可执行指令的计算机程序产品。
背景技术
磁共振成像(MRI)是医学中的主要成像技术之一。MRI能够产生软组织的详细图像。在MRI中，使用在组织内部发现的各种化合物的特定属性来产生图像，例如，最常用于此目的的是水。在受到强外部磁场作用时，质子1H将与该外场对齐，结果产生净磁矩。在受到射频RF脉冲激励之后，这个磁化强度将产生能够检测到的RF信号。该RF信号的特点是与磁场强度相关的频率。因此，使用磁场梯度对空间信息编码，根据检测到的信号重构图像需要用到空间信息。
在一些情况下，当组织对比度不足以获得满意的临床信息时，使用人工造影剂。一些造影剂具有永久的磁偶极子，这会影响到附近水质子的驰豫过程，从而产生图像对比度的局部变化。其他造影剂包含不会在人体中自然发生的物质核子，例如用自然同位素的符号19F表示的氟。在这种情况下，如果对所述特定核子进行数据采集，仅仅可检测到的信号将源自所添加的(氟)造影剂而不是来自周围组织。
氟MRI数据中完全没有质子组织信号使得这种成像方法尤其适用于目标化分子成像，其中，构成目标造影剂(tCA)以结合到身体中特定的生物标记。基于它们对于特定疾病的特异性选择这些生物标志，于是，它们包含了有价值的诊断信息。这种生物标记的示例是αvβ3，这是一种血管发生期间上调的受体蛋白质。
通常，tCA由充当载体的核以及附着于所述核的配位体构成。配位体具体而言是抗体或其片段。核本身通常包含大量的氟原子。这可以是例如氟化合物的乳液或填充了全氟化合物的聚合物胶囊。然而，通常生物标记的浓度将非常低。这种低摩尔浓度使得19F的MR信号相对于1H的信号低。19F信号的高分辨率成像是可能的，但这需要对19F信号取平均，以便增大信噪比(SNR)。取平均需要多次采集，因此需要额外的采集时间。此外，像全氟化碳的等容分子表现出大的化学位移，必需要对其进行校正以获得最佳的SNR和无歧义的结果。因此，必需要采用化学位移校正的采集和相关的频谱MRI方法，这一般会额外地耗费相当多时间。
以前已经提出了各种用于对多种核子进行磁共振成像的方法和系统。例如，EP 0 498 539 B1公开了一种磁共振设备，用于对氢和磷核子同时成像或光谱分析，这也适用于其他多核成像光谱应用。WO 2005/106518 A1公开了一种能够在几个RF频率处进行磁共振成像的磁共振成像设备。在EP 758 751、EP 0 955 554 B1和WO 2005/106519中公开了涉及相同主题的其他磁共振成像设备。
然而，由于采集MR图像数据通常由多次MRI测量构成，以便对MRI信号取平均来提高信噪比，因此必需确保在测量期间图像未受到生理性运动或变形的影响，这是由于在对象的不同状态下进行的这组测量不能立即得到比较。采集MR数据期间对象的运动产生如相位编码方向中的模糊或重影的图像缺陷。
因此，MRI期间对象运动的原因可能有多种。一个示例是心脏的周期性运动或肺的呼吸运动。
解决由于被成像对象运动导致的MR图像失真问题的一种可能是在MRI中进行运动校正。用于MRI的运动校正以很多种形式存在。在周期性运动的情况下，可以通过用外部装置监测运动并始终与运动同时采集信号来进行运动估计。心脏运动是这种运动的典型示例。在通常是呼吸运动的平移运动的情况下，通过被称为导航仪的铅笔形体积测量隔膜的位置，基于此进行估计，隔膜位置是在正常MR图像数据之外采集的。补偿通常基于周围解剖数据的刚性平移或仿射变换。可以在US 7,127,092和US6,888,915中找到用于减少磁共振成像中运动伪影的示例。
然而，在组织运动随时间不规则变化且在整个体积中都复杂的情况下，用于运动估计和校正的传统方法失效了。这种不规则且复杂的运动通常发生在肠内。即使在校正呼吸作用之后，小肠的蠕动也会通过将相邻的肠段朝着结肠推挤而导致复杂的位移模式。尽管结肠自身也呈现出蠕动，但其重复的局部束窄以不规则模式出现，因此是不可预知的。对肠管进行化学定位，例如，使用东莨菪碱注射，仅仅在较短时间内有效，这一时间一般对于CT而言是足够的，但对于MRI而言不够长。
发明内容
本发明旨在通过同时或交叉采集质子图像和其他核子，例如13C、19F或31P的图像来解决这个问题。由此可以将对迅速检测生理活动高度灵敏的1H图像用于计算运动校正。
本发明提供了一种用于采集对象的MR图像的方法，所述对象至少包括第一和第二种核子，所述方法包括采集所述对象的第一MR图像数据，其中，激励所述第一核子。同时或在下一步骤中，采集对象的第二MR图像数据，其中，激励所述第二核子。分析第一MR图像数据，基于所述分析确定描述对象运动的运动参数。最后，利用所述运动参数对所述第一MR图像数据和/或第二MR图像数据进行运动校正。在校正之后，可以对从经校正的第二MR图像数据得到的多个图像相加，以提高信噪比。通过执行根据本发明的方法，能够采集到具有良好信噪比的对象的第二MR图像数据。
对于目标造影剂而言这尤其重要，这使得该方法尤其适于检测特定疾病。例如，可以通过特异性结合到癌细胞的19F标记抗体检测所述癌细胞。在注射到人体中之后，氟标记抗体大致均匀地分布在人体中。在采集19F MR图像数据的情况下，在相应的MR图像中将仅能见到源于所述均匀分布的19F标记抗体的均匀背景(噪声)信号。然而，在存在相应癌细胞时，抗体可以结合到所述癌细胞上并聚集在身体中的那些癌细胞区域处。这引起氟原子堆积在所述位置处，可以在相应的19F MR图像中容易地检测到这种情况，这是因为由于高浓度氟原子的原因，这些区域在图像中亮度增大，呈现为亮斑。利用根据本发明的图像采集，可以在长的时间尺度上进行19F MR图像数据的采集，这是因为组织的任何干扰运动都得到了补偿。
对于目标造影剂而言，如果造影剂还包含影响1H图像中对比度的实体，预计该方法能够发挥更好效果，例如，可以将基于钇的造影剂用于这一目的。
通常，仅在可以将采集的图像数据与被研究组织的内部结构相关的情况下，基于多种核子的磁共振成像才有意义。由此，通过传统的基于1H核子的MRI揭示出解剖学信息。由于这需要1H数据和第二种被成像核子的数据的适当空间对应，因此必需要避免任何组织运动。然而，通过采用根据本发明的方法，即使在存在组织运动的情况下，也能够实现质子数据和被成像核子的图像数据的适当空间对应。
根据本发明的实施例，同时进行所述第一和第二核子的激励。或者，所述第一核子的激励与所述第二核子的激励交替进行。第一备选方案提供了无需额外扫描时间检测运动的优点。然而，第二备选方案被视为优选的数据采集方法，这是因为这种方案能够利用最佳设备测量参数采集第一MR图像数据，并利用相应的最佳设备测量参数采集第二MR图像数据。典型地，对于不同种类的核子，最佳设备测量参数是不同的。
示例是使用氟化合物，诸如全氟化碳或也称为全氟溴烷TM的过氟辛基溴化物(PFOB)，PFOB是经FDA批准的19F化合物。这种氟化合物往往表现出大的化学位移。因此，这需要一种校正了化学位移的采集，这相当耗费时间，从而需要较大的体素尺寸，以将总成像时间保持在实际界限之内。由此，体素是像素的3D等价物。采集高分辨率图像，即：具有较小体素尺寸，将对应于大量的数据点，这些都必需要对所述化学位移进行校正。于是，总的数据采集时间将不可接受。解决方案是针对MR场梯度使用相应的控制序列，从而能够使用较大体素尺寸。
然而，相反，这种较大的体素体积会使得在1H MR图像数据采集的情况下相当难以精确地进行运动跟踪以对第一MR图像数据和/或第二MR图像数据进行运动校正。这意味着，在同时进行第一和第二核子的激励时，在同一时刻使那些核子经受相同的磁场梯度，使得两个数据集的时间和空间分辨率紧密耦合。对于像呼吸中的平移运动那样的简单大尺度运动模式而言，同时采集质子和其他核子可能是最高效的，这是因为运动估计不需要额外的测量时间。然而，尤其是在复杂运动的情况下，可能难以同时符合上述空间和时间要求。通过以交替或交叉方式进行第一和第二核子的激励，可以解决这些问题，并可以利用相应的最佳设备测量参数——例如针对19F成像的大体素尺寸，针对1H成像的小体素尺寸——形成每次数据采集。
根据本发明的实施例，所述运动参数描述采集所述第一MR图像数据和/或第二MR图像数据期间所述对象的运动。可替代地，所述参数描述采集所述第一MR图像数据和/或第二MR图像数据之后所述对象的估计运动。这样能够以内插或外插方式执行根据本发明的方法。
根据本发明的实施例，该方法还包括确定质量度量，其中，所述质量度量是描述所确定的运动参数的可靠性的值。基于质量度量确定采集第一MRI数据的采集时间。这样的优点在于永久地确保了精确的运动检测。通过至少单个运动前估计形成质量度量。由此，针对每个时刻产生了用于整个估计或质量度量的多维分布的全局值。任选地，也可以将来自一个或多个时刻的参照数据用作确定质量度量的依据。
根据本发明的实施例，第一MR图像数据和/或第二MR图像数据是单维或多维MRI数据。采集第一MR图像数据包括第一数据采集步骤和第二数据采集步骤，其中，在第一数据采集步骤和第二数据采集步骤之间进行第二MR图像数据的采集。由此，例如，可以将第一采集步骤中采集的第一MR图像数据用于确定要应用于在第二数据采集步骤中采集的第二MR图像数据的适当运动校正，以便对第二MR图像数据进行运动校正。
根据本发明的实施例，在第一时间点针对对象位置进行第一MR图像数据的运动校正，且在第二时间点针对所述对象位置进行第二MR图像数据的运动校正，其中，所述第一和所述第二时间点基本相同。如果必需要将从第一校正的第一MR图像数据获得的MR图像叠加到从运动校正的第二MR图像数据获得的MR图像，这就是必需的。由于在极端情形下，第二MR图像仅示出表示身体中特定区域中累积的相应核子的亮斑，因此可以将叠加的第一MR图像用于在空间上相对于被成像对象定位所述区域。
根据本发明的实施例，所述第一种核子包括1H核子，所述第二种核子包括例如13C或19F或31P核子。由此在整个图像研究期间自然呈现出1H核子，并且由于1H核子的MR灵敏度高，可以容易地基于从所述1H核子采集的MR图像数据进行运动校正。相反，可以结合目标造影剂使用第二种核子来有效地定位特定种类的疾病，例如癌细胞。
根据本发明的实施例，利用块匹配算法和/或相平面算法和/或光学流量计算算法分析所述第一MR图像数据以确定描述所述对象运动的运动参数。通常，可以使用现有技术公知的任何种类的重构运动对象图像的方法来执行根据本发明的方法。块匹配算法可以是3维递归搜索(3DRS)。
根据本发明的实施例，采集第一MR图像数据和/或采集第二MR图像数据包括多次数据采集。于是，可以实现高信噪比。
根据本发明的实施例，利用调谐到对应于所述第一种核子的第一拉莫尔频率的第一RF线圈进行所述第一MR图像数据的采集，且其中利用调谐到对应于所述第二种核子的第二拉莫尔频率的第二RF线圈进行所述第二MR图像数据的采集。优选地，仅利用一个公共第一RF线圈进行第一MR图像数据的采集和第二MR图像数据的采集，其中，第一RF线圈可分别调谐到第一和第二种核子的第一和第二拉莫尔频率。
此外，可以采用双重谐振(甚至多重谐振)公共第一RF线圈，其能够同时从第一和第二种核子采集MR数据，无需在不同核子的采集之间重新调谐。于是，可以使用任何现有技术的磁共振设备来执行根据本发明的方法。为了执行运动校正的多核MR成像，仅需要改造特定放大器、滤波器和其他硬件部件。
根据本发明的实施例，该方法还包括校正所述第一MR图像数据和/或第二MR图像数据的化学位移。这是必需的，因为例如与1H MRI相比，19FMRI表现出更大的化学位移，使得由氟原子导致的峰分裂相当大，不容易重新组合成单个信号。由于将“频率”用作在MRI中位置的指示，这转换成图像的重影，因此转换成MRI滑动选择的不精确定位。第一MR图像数据和/或第二MR图像数据的化学位移校正解决了这个问题。
在另一方面中，本发明涉及一种用于采集对象的MR图像的磁共振成像设备，所述对象包括至少第一和第二种核子，所述设备包括：用于采集对象的第一MR图像数据的部件，用于采集对象的第二MR图像数据的部件，用于分析所述第一MR图像数据的部件，用于分析所述第一MR图像数据的所述部件适于确定描述所述对象运动的运动参数，以及使用所述运动参数对所述第一MR图像数据和/或第二MR图像数据进行运动校正的部件。
根据本发明的实施例，该设备还包括用于确定质量度量的部件，其中，所述质量度量是描述所确定的参数的可靠性的值。
根据本发明的实施例，该设备还包括用于校正所述第一MR图像数据和/或第二MR图像数据的化学位移的部件。
根据本发明的实施例，用于采集所述第一MR图像数据的部件包括可调谐到对应于所述第一种核子的第一拉莫尔频率的第一RF线圈，并且其中，用于采集所述第二MR图像数据的部件包括可调谐到对应于所述第二种核子的第二拉莫尔频率的第二RF线圈。
根据本发明的实施例，用于采集所述第一MR图像数据的部件和用于采集所述第二MR图像数据的部件包括第一RF线圈，第一RF线圈可分别调谐到第一和第二种核子的第一和第二拉莫尔频率。
根据本发明的实施例，用于采集所述第一MR图像数据的部件和用于采集所述第二MR图像数据的部件包括第一RF线圈，第一RF线圈为双重调谐线圈，其同时分别在第一和第二种核子的第一和第二拉莫尔频率上谐振。
在另一方面中，本发明涉及一种包括计算机可执行指令的计算机程序产品，所述可执行指令用于执行根据本发明的采集对象MR图像的方法。
附图说明
在下文中，参考附图，仅以举例方式更详细地描述本发明的优选实施例，附图中：
图1是磁共振成像设备实施例的方框图；
图2示出了方框图，示出了采集运动校正MR图像数据的方法；
图3示出了流程图，示出了对MR图像数据进行运动校正的方法；
图4示出了另一详细方框图，示出了用于对MR图像数据进行运动校正的系统。
附图标记列表
  100   数据处理系统
  102   屏幕
  104   输入装置
  106   存储器
  108   接口
  110   处理器
  112   计算机程序产品
  114   模块
  116   模块
  118   模块
  120   模块
  122   主磁体
  124   梯度线圈
  126   人体
  128   RF线圈
  130   主磁场控制单元
  132   梯度线圈控制单元
  134   RF线圈控制单元
  136   放大器
  138   发生器
  200   1H图像数据
  202   1H图像数据
  204   1H图像数据
  206   19F图像数据
  208   19F图像数据
  210   19F图像数据
  212   19F图像数据
  214   19F图像数据
  216   19F图像数据
  218   运动轨迹
  220   运动轨迹
  222   运动估计
  224   运动估计
  226   计算的19F图像数据
  400   数据缓冲器
  402   数据缓冲器
  404   预定值
  405   运动估计单元
  406   数据缓冲器
  408   运动补偿单元
  410   组合单元
  412   数据缓冲器
具体实施方式
在下文中，用相同的附图标记标识类似元件。
图1是磁共振成像设备实施例的方框图。由此，图1中仅示出了结合了本发明的优选MRI系统的主要部件。磁共振成像设备包括数据处理系统100，而数据处理系统100通常包括计算机屏幕102、可以是例如键盘和鼠标的输入装置104、以及存储器106和接口108。由此，接口108适于与典型的MRI硬件部件进行通信和数据交换。这些硬件部件包括例如主磁场控制单元130，其适于控制主磁体线圈122的主磁场。由此，主磁体122可以是永久超导磁体或从外部被驱动，并在每次使用MRI系统时被开关。接口108还与梯度线圈控制单元132通信，由此，相应的梯度线圈124优选是自屏蔽梯度线圈，用于沿着三个交互轴x、y和z产生梯度。MRI系统还包括电连接到RF控制单元134的RF线圈128。使用RF发生器138，在数据处理系统100的控制下产生RF脉冲序列，利用其以预定义方式激励人体126中的例如质子。得到的磁共振信号被同一RF线圈128检测并发送到放大器136，接下来由像现有技术中公知的正交检测器、混频器等的专用硬件部件对所述RF信号进行处理。由此，这种硬件部件可以是额外的外部硬件单元或实现于数据处理系统100中。
数据处理系统100还包括适于执行计算机程序产品112的计算机可执行指令的处理器110。在本实施例中，数据处理系统100包括借助于数据采集模块114的计算机程序产品112，其适于控制硬件单元122-124和128-138。进行数据采集并由数据分析模块116分析采集到的数据。另一模块118还适于基于所述采集到的数据进行运动校正。另一模块120适于执行质量监测，以便判断所执行的运动校正的可靠性质量度量。
可以类似于被称为Natural MotionTM的运动补偿的视频格式转换过程进行运动估计、运动补偿和运动可靠性评估。
图1中所示的MRI系统还适于执行多核磁共振成像。由此，RF线圈128可调谐到对应于相应被探查核子的拉莫尔频率的多个谐振频率，或者RF线圈128为多重调谐RF线圈，其同时对被探查核子的拉莫尔频率谐振，或者RF线圈128是两个单独的或多个单独的RF线圈，每个RF线圈可以调谐到被探查核子的相应拉莫尔频率之一。而且，RF线圈控制单元134、放大器136和RF发生器138以及进行MR成像必需的部件可以是多个部件，每个部件适于特定的谐振频率范围。或者，所述部件可以集成到相应的通用硬件部件中。
图2示出的方框图示出了采集运动校正的MR图像数据的方法。在图2a中示出了时间表，在时间表上部示出了被记录1H MR图像的象形图200、202和204，在底部示出了19F MR图像的象形图206-216，两者都是从例如人体的同一研究区采集到的。所有的图像都示出了结肠，所述结肠在数据采集过程期间呈现出不可预知的运动。1H图像200-204和19F图像206-216之间的主要差异是在原始19F数据中运动的结肠是不可见的。相反，通过质子MRI对运动的结肠进行了清晰地成像，但在所述图像200-204中未包含有价值的诊断信息。
然而，如果向结肠施加标记有大量氟原子标签的目标造影剂，这会导致目标造影剂特异性地结合到结肠的某一区域。由于19F原子的浓度高，在19F图像中可以看到所述区域为一个斑点。然而，由于MR灵敏度低而19F原子的浓度更低导致的不良信噪比，从而在每个单独图像206-216中难以看到斑点。
在图2中以交替的方式记录质子图像数据200和204以及氟图像数据206-216。质子MR图像数据200的数据采集之后是氟MR图像数据206-210的三步数据采集。接下来是下一步骤：产生1H MR图像数据202的质子图像数据采集。再接下来的是19F MR图像数据的采集，产生单个氟MR图像212-216，接下来是1H MR图像数据采集，最终产生1H MR图像204。由此，利用最佳的设备测量参数进行质子MR图像数据的采集，这些参数例如可以是使用小的体素尺寸，结合短的采集时间，以避免运动伪影。相反，利用最佳设备测量参数，例如较大体素体积来进行氟MR图像数据的采集，以便将总的成像时间保持在因采集的必要化学位移方向导致的实际界限之内。
两种不同核子的磁共振成像获得两个磁共振数据集，每个数据集都是一维(线性)或多维(平面的、等轴的或光谱的)MRI数据的时间序列。
使用能够跟踪图示结肠运动的运动估计单元，运动估计单元从1H象形图200到象形图202到象形图204分析结肠的运动。由此，所述评估器必需至少能够在两次相继参照数据采集之间的给定时刻产生运动估计，所述两次相继参照数据采集在本示例中是指1H MR数据采集。
通过分析质子MR图像数据200和202，运动估计单元计算运动估计(ME)222，然后可以将其用于校正在测量质子数据集200和202之间记录的19F MR数据206-210。
在本示例中，通过分析1H MR图像数据200和202，由运动估计单元计算出运动轨迹218。类似地，通过分析质子MR图像数据202和204，由运动估计单元计算出运动估计(ME)224，产生运动轨迹220。由此可以将运动轨迹220应用于19F MR图像数据212到216。
如图2b所示，可以使用运动轨迹218计算和投射19F氟MR图像数据206-210，以形成虚拟19F MR图像226。由于针对假想时刻(在本示例中为时刻“5”)逐个校正19F MR图像206-210的每个，因此可以将所有校正的19FMR图像206、208和210重叠在一起，以形成一个组合的19F MR图像226。尽管在各19F MR图像206-210中，贴有19F标签的区域仅表现为几乎不可见的斑点，但相加组合的MR图像226最终清楚地以高信噪比示出所述斑点。由于将氟MR数据投影到时刻5，这里也记录着质子MR图像202，因此可以重叠质子MR图像202和氟MR图像226，以便形成组合的MR图像。利用组合的MR图像，能够容易地在空间上定位被探查结肠的总图中的斑点。
为了确保高质量的运动估计，使用运动可靠性单元，以便分析运动估计的质量以及计算的运动轨迹218和220的正确性。如果分析运动估计发现计算的运动轨迹有一定不确定度，例如，可以改变质子图像数据采集的数据采集参数。这包括进一步减小所用体素的尺寸或更长的质子数据积累过程，所述过程为一个求平均的过程，由此信噪比随着平均次数的平方根增大。还可以彻底改变图2中所示的质子和氟成像序列，以便获得更多中间质子成像步骤，或者，与改变某些成像参数相反，为了减少总的数据采集时间。减少数据采集时间尤其可以通过更快取平均以及更少的质子数据采集步骤来实现，在不运动或缓慢运动对象的情况下这可能是合适的。
必需要指出，可以用内插或外插方式进行运动预测。其中，内插的意思如图2所示，进行质子MR图像数据采集，随后是第二核子的MR数据采集，随后是再次质子MR数据采集。由此，将在第二核子成像过程前后从MR成像过程得到的MR图像用于计算所述两个成像步骤之间被成像对象的运动轨迹。相反，用外插方式进行运动估计表示通过分析两次相继的质子MR图像数据采集步骤前兆式计算运动轨迹，并将运动轨迹应用于第二核子的MR成像步骤，其中第二核子的MR成像步骤在质子MR成像步骤之后。
图3示出的流程图示出了对MR图像数据进行运动校正的方法。在步骤300中，采集第一MR图像数据。接下来是步骤302，其中，采集第二MR图像数据。根据运动校正的类型，即内插还是外插方式，需要任选的步骤304，该步骤包括对第一MR图像数据进行再次数据采集。步骤302或步骤304之后接着步骤306，步骤306包括分析在步骤300以及任选的步骤304中采集到的第一MR图像数据。在步骤308中，基于在步骤306中的所述分析确定运动参数。在步骤310中，使用运动可靠性单元为步骤308的运动估计赋予质量值。如果步骤310导致计算出的被成像对象的运动轨迹的质量不足以对采集到的第二图像数据进行足够的运动校正，则利用第一MR图像数据的数据采集的改进的设备测量参数重复步骤300到步骤308。如果步骤310返回的结果是所确定的运动参数的可靠性处于可接受范围中，则在步骤312中对第二MR图像数据进行运动校正。接下来是另一运动校正，即对步骤300和304中采集到的第一MR图像数据进行运动校正。由此借助在给定假想时刻重构采集到的MR图像数据进行步骤312和步骤314中的运动校正，对第一MR图像数据和第二MR图像数据进行运动校正的时刻是相等的。这意味着经运动校正的第一图像数据和第二图像数据出现在匹配的(假想)空间或立体位置。
图4示出了另一详细方框图，示出了用于对MR图像数据进行运动校正的系统，在这里，在实施例中涉及到包括1H数据的第一MR图像数据和包括19F数据的第二MR图像数据。在第一步骤中，在时刻t1采集1H数据，并存储在数据缓冲器400中。接下来在时刻t3进行19F数据采集，所述采集到的19F数据存储在数据缓冲器406中。这之后又接着在时刻t2进行另一1H数据采集步骤，所述采集的1H MR数据存储在数据缓冲器402中。利用数据缓冲器400的内容和数据缓冲器402的内容，运动估计单元405在时刻t估计估计成像对象的运动，借助预定值404将运动输入到运动估计单元405。在本示例中，t1＜t估计＝t3＜t2。通常，运动估计单元405必需至少能够在两次相继在时间t1和t2的参照数据采集之间的给定时刻产生运动估计，其中，t2＞t1。
运动估计单元405计算运动轨迹，所述运动轨迹被输入到运动补偿单元408。还将数据缓冲器406的内容输入到运动补偿单元408。由于数据缓冲器406中一般包括的数据包括多组采集的19F数据，以便进行数据平均，每个单独组在运动补偿单元408中被运动补偿，以在给定时刻t3出现。最终将所有经运动补偿的数据集在组合单元410中进行组合。由此，这种组合对应于19F数据的累积，这又进一步对应于对所述19F数据取平均，以便获得高的信噪比。最后，将组合的19F数据输入到数据缓冲器412。任选的且这里未示出的是对数据缓冲器400和402中包括的1H数据进行进一步运动补偿，以便也出现在给定时刻t3。这种运动补偿适于将数据缓冲器412中包括的组合的19F数据覆盖在相应的1H数据上，以便相对于周围含质子的结构获得19F MR图像中出现的对象的总体局域化。

Claims (23)

1.一种用于采集对象的MR图像(200-216)的方法，所述对象包括至少第一和第二种核子，所述方法包括：
-采集(300；304)所述对象的第一MR图像数据(200；202；204)，其中，所述第一核子被激励，
-采集(302)所述对象的第二MR图像数据(206-216)，其中，所述第二核子被激励，
-分析所述第一MR图像数据(200；202；204)，
-基于所述分析确定描述所述对象的运动的运动参数，
-使用所述运动参数对所述第一和/或第二MR图像数据(206-216)进行运动校正。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，同时进行所述第一和第二核子的激励。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一核子的激励与所述第二核子的激励交替进行。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，利用最佳设备测量参数进行所述第一MR图像数据(200；202；204)的采集，且其中，利用最佳设备测量参数进行所述第二MR图像数据(206-216)的采集。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述运动参数描述采集所述第一MR图像数据和/或所述第二MR图像数据(206-216)期间所述对象的运动。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述运动参数描述采集所述第一MR图像数据和/或所述第二MR图像数据(206-216)之后所述对象的估计运动。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括确定质量度量，其中，所述质量度量是描述所确定的运动参数的可靠性的值。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，基于所述质量度量，确定用于采集所述第一MR图像数据(200；202；204)的采集时间。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一和/或第二MR图像数据(206-216)是单维或多维MRI数据。
10.根据权利要求3所述的方法，其中，采集(300；304)所述第一MR图像数据(200；202；204)包括第一数据采集步骤(300)和第二数据采集步骤(304)，其中，在所述第一数据采集步骤(300)和所述第二数据采集步骤(304)之间执行所述第二MR图像数据(206-216)的采集。
11.根据权利要求3所述的方法，其中，在第一时间点针对所述对象位置进行所述第一MR图像数据(200；202；204)的运动校正(314)，并且其中，在第二时间点针对对象位置进行所述第二MR图像数据(206-216)的运动校正(312)，其中，所述第一时间点和所述第二时间点基本相同。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一种核子包括1H核子，并且所述第二种核子包括2H或13C或14N或17O或19F或23Na或39K或31P核子。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，利用块匹配算法和/或相平面算法和/或光学流量计算算法分析所述第一MR图像数据(200；202；204)以确定描述所述对象运动的运动参数(308)。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，采集所述第一MR图像数据(200；202；204)和/或采集所述第二MR图像数据(206-216)包括多数据采集。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，利用调谐到对应于所述第一种核子的第一拉莫尔频率的第一RF线圈进行所述第一MR图像数据(200；202；204)的采集，并且其中，利用调谐到对应于所述第二种核子的第二拉莫尔频率的第二RF线圈进行所述第二MR图像数据(206-216)的采集。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，利用所述第一RF线圈进行所述第一MR图像数据(200；202；204)的采集(300；304)以及所述第二MR图像数据(206-216)的采集(302)，其中，所述第一RF线圈被分别调谐到所述第一和第二种核子的所述第一和第二拉莫尔频率，或者其中，所述第一RF线圈是双重调谐线圈，其同时分别在所述第一和第二种核子的所述第一和第二拉莫尔频率谐振。
17.根据权利要求1所述的方法，还包括校正所述第一和/或第二MR图像数据(206-216)的化学位移。
18.一种用于采集对象的MR图像(200-216)的磁共振成像设备，所述对象至少包括第一和第二种核子，所述设备包括：
-用于采集(300；304)所述对象的第一MR图像数据(200；202；204)的部件(114)，
-用于采集(302)所述对象的第二MR图像数据(206-216)的部件(114)，
-用于分析所述第一MR图像数据(200；202；204)的部件(116)，用于分析所述第一MR图像数据(200；202；204)的所述部件适于确定描述所述对象的运动的运动参数，
-使用所述运动参数对所述第一和/或第二MR图像数据(206-216)进行运动校正的部件(118)。
19.根据权利要求18所述的设备，还包括用于确定质量度量的部件(120)，其中，所述质量度量是描述所确定的参数的可靠性的值。
20.根据权利要求18所述的设备，还包括用于校正所述第一和/或第二MR图像数据(206-216)的化学位移的部件。
21.根据权利要求18所述的设备，其中，用于采集(300；304)所述第一MR图像数据(200；202；204)的部件(114)包括被调谐到对应于所述第一种核子的第一拉莫尔频率的第一RF线圈(128)，并且其中，用于采集(302)所述第二MR图像数据(206-216)的部件包括被调谐到对应于所述第二种核子的第二拉莫尔频率的第二RF线圈(128)。
22.根据权利要求18所述的设备，其中，用于采集(300；304)所述第一MR图像数据(200；202；204)的部件和用于采集(302)所述第二MR图像数据(206-216)的部件包括所述第一RF线圈(128)，所述第一RF线圈(128)可分别调谐到所述第一和第二种核子的所述第一和第二拉莫尔频率，或者其中，所述第一RF线圈是双重调谐线圈，其同时分别在所述第一和第二种核子的所述第一和第二拉莫尔频率谐振。
23.一种计算机程序产品，包括计算机可执行指令，所述指令用于执行根据权利要求1到17所述的任何方法步骤。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105617407A (zh) * 2016-03-02 2016-06-01 哈尔滨医科大学 经呼吸道递送的纳米1H-19F-23Na多核磁共振分子成像探针及其制备方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9874623B2 (en) * 2012-04-20 2018-01-23 University Of Virginia Patent Foundation Systems and methods for regularized reconstructions in MRI using side information
DE102014218924A1 (de) * 2014-09-19 2016-03-24 Siemens Aktiengesellschaft Ermittlung einer Position eines Objekts mittels MRT-Aufnahmen
KR101775556B1 (ko) * 2015-04-06 2017-09-06 삼성전자주식회사 단층 촬영 장치 및 그에 따른 단층 영상 처리 방법
US10295623B2 (en) * 2016-10-28 2019-05-21 General Electric Company System and method for magnetic resonance imaging one or more subjects
EP4283890A3 (en) 2017-01-23 2024-02-28 Shanghai United Imaging Healthcare Co., Ltd. Radio frequency receiving device
CN109901088B (zh) * 2017-12-11 2023-08-22 通用电气公司 用于磁共振成像的运动追踪方法、计算机程序、存储设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1286960A (zh) * 1999-06-24 2001-03-14 通用电器横河医疗系统株式会社 梯度磁场施加方法和设备以及磁共振成像设备
US6445182B1 (en) * 1998-04-24 2002-09-03 Case Western Reserve University Geometric distortion correction in magnetic resonance imaging
US20030130574A1 (en) * 2001-12-08 2003-07-10 Stoyle Peter N R Method for compensating for effects of object motion in an image
JP2004267337A (ja) * 2003-03-06 2004-09-30 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc 磁気共鳴撮影装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5492123A (en) * 1993-08-13 1996-02-20 Siemens Medical Systems, Inc. Diffusion weighted magnetic resonance imaging
US7127092B2 (en) * 2000-04-26 2006-10-24 Mayo Foundation For Medical Education And Research Reduction of motion artifact in NMR images using spherical navigator signals
GB0109892D0 (en) * 2001-04-20 2001-06-13 Secr Defence Method and apparatus for reducing the effects of motion in an image
FR2826157B1 (fr) * 2001-06-15 2004-06-25 Commissariat Energie Atomique Procede de reconstruction d'une image d'un objet evoluant
GB0129600D0 (en) * 2001-12-08 2002-01-30 Qinetiq Ltd Method for compensating for effects of object motion in an image
WO2005106518A1 (en) * 2004-04-29 2005-11-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Magnetic resonance imaging at several rf frequencies
US20060239919A1 (en) * 2005-03-04 2006-10-26 Wickline Samuel A MR coronary angiography with a fluorinated nanoparticle contrast agent at 1.5 T

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6445182B1 (en) * 1998-04-24 2002-09-03 Case Western Reserve University Geometric distortion correction in magnetic resonance imaging
CN1286960A (zh) * 1999-06-24 2001-03-14 通用电器横河医疗系统株式会社 梯度磁场施加方法和设备以及磁共振成像设备
US20030130574A1 (en) * 2001-12-08 2003-07-10 Stoyle Peter N R Method for compensating for effects of object motion in an image
JP2004267337A (ja) * 2003-03-06 2004-09-30 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc 磁気共鳴撮影装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105617407A (zh) * 2016-03-02 2016-06-01 哈尔滨医科大学 经呼吸道递送的纳米1H-19F-23Na多核磁共振分子成像探针及其制备方法
CN105617407B (zh) * 2016-03-02 2018-02-06 哈尔滨医科大学 经呼吸道递送的纳米1H‑19F‑23Na多核磁共振分子成像探针及其制备方法

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