CN103930790A - 使用图像间的共用信息的具有不同对比度的mr成像 - Google Patents

Abstract

一种磁共振成像的方法，包括执行第一磁共振扫描序列和执行第二磁共振扫描序列，所述第一磁共振扫描序列保存数据存储，所述第二磁共振扫描序列使用来自第一磁共振扫描序列的数据存储。磁体（10）在检查区域（12）中生成B₀场，梯度线圈系统（14、22）在检查区域中创建磁梯度，并且RF系统（16、18、20）在检查区域中的受检者中诱发共振并且接收来自检查区域中的受检者的共振信号。一个或多个处理器（30）被编程为：执行磁共振预扫描序列以生成预扫描信息，执行第一序列以生成第一序列数据，用第一序列数据细化预扫描信息，执行第二成像序列以生成第二序列数据。此外，所述第二序列数据要么被使用经细化的预扫描信息重建要么是使用经细化的预扫描序列信息来执行的。

Description

使用图像间的共用信息的具有不同对比度的MR成像

技术领域

本申请涉及磁共振（MR）领域。其具体结合磁共振成像（MRI）应用，并且也可以适用于磁共振波谱分析（MRS）。

背景技术

磁共振成像（MRI）在每个扫描序列之前使用预扫描来校准和创建初始参考。典型的预扫描包括线圈调查、感测参考、B0映射和B1映射。线圈调查通常持续超过10秒。感测参考通常持续超过10秒。B0映射持续超过15秒，并且B1映射持续15秒和30秒之间。总预扫描可以持续超过一分钟。如果线圈或者患者位置改变，那么信息是不准确的。理论上，需要重复所有这些预扫描。否则，重建的图像可能包含严重的伪影。然而，这些参考扫描的重复延长总采集时间。

此外，通常以低分辨率运行预扫描来节省时间。如果线圈元件小，那么低分辨率图像不能提供足够准确的线圈灵敏度图。缺乏足够准确的线圈灵敏度图导致SENSE图像中的残留混叠伪影。

典型的成像受检者用平均4个或更多个成像序列来扫描。通常对同一感兴趣的区域执行成像序列，但聚焦于受检者解剖结构的不同方面、达到不同的对比度等等。由于使用同一RF线圈在同一系统中扫描同一受检者，因而诸如B0、B₁-、经优化的采集轨迹和重建参数等信息可以在这些扫描当中共用于不同对比度以改进图像质量。本申请使用共用信息来提供新的并且经改进的MR成像，其使用一组预扫描来克服上文所提到的问题以及其他问题。

发明内容

根据一个方面，提供一种磁共振方法，其中，预扫描序列之后跟随有多个扫描序列，所述多个扫描序列之间没有预扫描序列，并且其中，预扫描序列信息通过每个扫描序列进行细化。

根据另一方面，磁共振系统包括：磁体，其在检查区域中生成B0场；梯度线圈系统，其在检查区域中创建磁梯度；以及RF系统，其在检查区域中的受检者中诱发共振并且接收来自检查区域中的受检者的共振信号。所述系统还包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被编程为控制RF和梯度线圈系统以执行预扫描序列来生成预扫描数据。预扫描数据被处理以创建预扫描信息。RF系统和梯度线圈系统被控制以使用预扫描信息来执行第一序列以生成第一序列数据以及经细化的预扫描数据。一个或多个处理器使用经细化的预扫描数据来控制RF和梯度线圈系统中的至少一个以执行第二序列来生成第二序列数据和/或使用经细化的预扫描信息将第二序列数据重建成图像表示。

根据另一方面，一种磁共振方法包括：执行磁共振预扫描序列以生成预扫描信息，执行第一序列以生成第一序列数据并且用第一序列数据将预扫描信息细化以创建经细化的预扫描信息。执行第二扫描序列以生成第二扫描数据以及进行以下中的至少一项：使用经细化的预扫描信息来重建第二扫描序列和/或在执行第二扫描序列时使用经细化的预扫描序列信息。

根据另一方面，提供一种磁共振方法，其中，控制RF和梯度线圈系统来执行预扫描序列以生成预扫描信息并且执行第一成像序列来生成第一图像序列数据。使用预扫描信息来重建第一图像数据以生成第一图像表示。第一成像序列数据被用于细化预扫描信息。控制RF和梯度线圈系统来执行第二成像序列以生成第二成像数据。使用经细化的预扫描信息重建第二成像数据来生成第二图像表示。

一个优点在于，降低了受检者在扫描器中的总时间。

另一优点在于，归因于患者或线圈运动的序列之间的预扫描被降低或消除。

另一优点在于，可以优化扫描的顺序。

另一优点存在于遍及成像序列校正运动。

另一优点存在于使用先验信息来加速个体序列。

另一优点在于，改进了预扫描信息和重建的图像的准确性。

另一优点存在于避免了由于运动的误配准。

另一优点存在于用未损坏数据替换已损坏数据。

另一优点在于，来自先前图像的信息引导采样轨迹。

另一优点在于，可使用先前图像来优化重建中所使用的参数。

本领域技术人员在阅读和理解了下面的详细说明之后，将认识到本发明进一步的优点。

附图说明

本发明可以采取各种部件和部件的布置以及各种步骤和步骤的安排的形式。附图仅出于图示优选实施例的目的并且不应该解释为对本发明的限制。

图1是根据本发明的磁共振成像系统的图解说明。

图2A和2B示出了典型的受检者成像序列（图2A）与本申请（图2B）的实施例之间的差异。

图3示出了共用数据存储。

图4图示了被排序以针对后续成像序列优化信息的预扫描的成像序列。

图5示出了来自本发明的处理技术的实施例的图像。

具体实施方式

参考图1，磁共振成像系统包括磁体10，其在检查区域12中生成静态B₀场。一个或多个梯度磁场磁体14生成穿过成像区域中的B₀场的磁场梯度。射频线圈或元件16生成B₁RF脉冲用于刺激和操纵磁共振以及诱发磁共振信号。尽管示出为全身发射和接收RF线圈，但是应认识到，可以提供分离的RF线圈用于发射和接收并且接收和/或发射线圈可以是局部线圈、全身线圈或两者的组合。尽管示出为膛型磁共振系统，但是也可以预期C型或开放式磁共振系统。一个或多个RF发射器18将RF信号应用到射频线圈以使B₁脉冲被应用在检查区域中。一个或多个接收器20接收磁并且将由RF线圈16所接收的磁共振信号解调。梯度控制器22控制梯度线圈14以应用穿过检查区域的梯度磁场脉冲，所述检查区域一般为表示为x、y和z梯度的正交梯度的组合。

一个或多个处理器30包括诸如序列控制计算机算法、序列控制模块等的序列控制器32。如下文更详细地解释，序列控制器32控制一个或多个RF发射器18、梯度控制器22和一个或多个接收器20以执行跟随有多个不同磁共振序列的预扫描磁共振序列，所述多个不同磁共振序列诸如T₁加权成像序列、T₂加权成像序列、扩散加权成像序列等。来自预扫描序列的磁共振信号存储在预扫描数据或信息缓冲区34中。一个或多个处理器30包括预扫描信息系统36，其从预扫描数据导出预扫描信息，所述预扫描数据诸如线圈灵敏度图、B₀图、B₁图等，如下文更加详细地所解释。

序列控制器32使用预扫描信息来调节第一成像序列的参数和控制RF发射器、RF接收器和梯度控制器22以生成存储在k空间数据存储器40中的第一成像序列。一个或多个处理器30还包括重建模块、程序指令的系列、ASIC等。重建处理器12将来自k空间存储器40的第一扫描数据重建成存储在第一图像存储器44₁中的第一图像表示。使用来自预扫描信息系统36的预扫描信息来执行重建。预扫描信息系统继而使用来自k空间存储器40的第一扫描数据和来自所重建图像的数据来更新、细化和改进预扫描信息的准确性，所述所重建图像来自第一图像存储器44₁。序列控制器32使用经改进的预扫描信息来执行第二成像扫描，所述第二成像扫描被重建成存储在第二图像表示存储器44₂中的第二图像表示。预扫描信息系统36再次更新、改进以及使预扫描信息更准确。重复该过程，在每个后续扫描序列之前用被更新、改进和绘制更准确的预扫描信息来生成序列中的第三和后续图像。并且，k空间或来自较早序列的图像数据可以由重建处理器用来加速或细化较晚序列的图像。

参考图2A，图解表示了一组四扫描序列用于与作为图2B中的本申请的主题的方法进行逻辑比较。先前，每个扫描序列独立运行。除非运动发生，否则每个扫描序列通过共用一个预扫描序列50而开始。一个协议中的大部分扫描包括用于同一会话的同一患者的同一信息，并且通常针对不同对比度扫描同一感兴趣的区域。在图2B中，成像序列之间的预扫描序列被消除并且成像序列跟随单个预扫描序列50之后被连续地运行。个体序列可以在经降低的时间量中运行，或者通过从一个图像序列到下一个图像序列共用数据利用加速的方法来执行。此外，可以更改序列的排序以降低总体扫描时间。选择较早序列，所述较早序列创建由较晚序列最高效地使用的数据存储。该顺序降低了扫描的总体时间，同时维持或者改进所得图像的质量。图2B示出了将第二成像序列移动到最后的经重新排序的一组序列。跨过成像序列的虚线指示扫描时间的降低或者由于使用来自预扫描或先前扫描序列的公共信息存储而加速。

参考图3，图解表示了MRI实施例的步骤200和数据存储210。在预扫描数据从其生成的预扫描序列50期间，生成预扫描信息。创建包括初始射频（RF）线圈灵敏度图100的预扫描信息。可以创建SENSE参考110。创建初始B₀图120和B₁图130。RF线圈灵敏度图100、SENSE参考110、校准信号、体模参考、B₀120和/或B₁图130是在预扫描序列50期间所生成并且使用的信息。该初始预扫描信息被用于第一成像序列60。预扫描信息存储可以涉及文件或数据结构。准确性取决于没有受检者的运动、创建它所用的分辨率等等。通常，预扫描序列50以低分辨率运行。预扫描序列50主要用来使用所选择的全身或局部RF线圈与实际患者负载进行校准。当执行第一扫描序列60时，用更准确的预扫描信息100’、110’、120’、130’更新来自预扫描序列50的初始预扫描信息。可以生成增强图像质量的附加的预扫描信息。附加的信息包括周期性运动信息140、图像参考150和/或解剖学标志或片段160。使用各种技术来改进图像质量、准确性和对比度。

在某种意义上，第一图像扫描序列起到生成第一图像表示并且作为用于第二成像序列的预扫描这二者的作用。当下一个序列60结束时，所得的成像数据被保存为经重建的图像和/或保存为用于较晚图像重建的中间数据。当下一个成像序列70开始时，与现有技术不同，没有执行预扫描。而是，代替使用经修正的预扫描信息。

在图3中，序列200被重新排序以优化可以在后续成像序列中使用的数据存储210。在预扫描100、110、120、130中创建数据存储210中的数个。从第一成像序列140、150、160、170、180添加更多。附加的数据存储包括受检者运动参考140、全部或部分k空间数据、特定时间帧、自动校准信号参考、解剖标志或分割参考150以及其他运动检测/校正参考160。第一成像序列60还修正来自预扫描的数据存储100’、110’、120’、130’。可以针对性能、搜索和/或每个用途来添加文件结构和数据库。数据存储210超过单独成像序列的寿命而存在。

当下一个成像序列70开始时，从数据存储100’、110’、120’、130’、140、150、160检索预扫描信息。在下面的（一个或多个）成像序列之前所加载的具体数据取决于什么是可用的以及下一个扫描可以使用什么。可用的数据存储210取决于（一个或多个）先前序列。例如，如果先前的序列包括恰当的解剖区域和测量周期性运动的技术，那么周期性运动信息是可用的。如果先前的扫描是肢体，那么周期性运动可能不是可用的。如果例如执行了先前的心脏成像序列，那么心脏标志160已经被识别，周期性运动识别140和测量用于参考，并且预扫描信息的图更新100’、110’、120’、130’。这些数据存储210随后被用作到下一个成像序列70数据收集或它的图像重建的输入。当要么在预扫描50要么在较早成像序列中执行创建数据存储210的时，较晚序列要么使用要么修正数据存储。当新信息变得可用时，添加新数据存储。当运动损坏数据收集时，先前数据存储被用来校正、替换或刷新运动所损坏的数据。在避免误配准的不同成像序列之间测量和跟踪图像配准的准确性。数据存储210使用来自第二成像序列70的数据被再次更新100’’、110’’、120’’、130’’、140’、150’、160’、170’、180’。

在图4中示出的一个实施例中，射频线圈灵敏度图100’、经优化的采集轨迹180以及来自第一成像序列的经优化的重建参数170被更新以改进用于较晚并行成像序列的准确性。另一个实施例使用改进用于较晚回波平面成像序列的几何形状失真校正的经更新的B₀图120’’。另一个实施例更新B₁图130’’以降低激励误差或改进较晚成像序列中的匀场的性能。

在另一个示例中，第一成像序列60是具有加速系数为2的T1加权成像序列。第二成像序列70是具有加速系数为5的T2序列。RF线圈灵敏度图100初始在预扫描50中创建并且放置在数据存储210中。T1成像序列60使用和修正数据存储中的RF线圈灵敏度图100’，该RF线圈灵敏度图100’随后在T2成像序列70中被保留并使用。由于更准确并且完整的RF线圈灵敏度图100’、经优化的采集轨迹180和用T1成像序列60所创建的经优化的重建参数170，因而T2成像序列70可以运行更快。所述T2图像是使用RF线圈灵敏度图重建的。

在该范例中，T1图像被用来识别主要感兴趣的k空间的区域。在T2和后续图像中，序列控制器因此可以定制k空间索引，例如更重地对主要感兴趣的区域进行采样。

再参考图3，不需要从预扫描序列和先前成像序列确定用来改进成像扫描的信息。而是，可以手动输入或从其他来源接收先验信息190。该先验信息可以来自先前成像会话、医院数据库记录、手动输入、其他诊断设备等等。

参考图5，示出了该过程的结果。子图（a）示出了使用预扫描数据计算的信道4的低分辨率灵敏度图。子图（b）示出了使用低分辨率灵敏度图、R=2的T1w图像的重建。子图（e）和（f）示出了使用（b）的经修正的灵敏度图和经优化的采集轨迹。子图（c）和（d）示出了经重建的T2w图像（c）和相对应的使用低分辨率灵敏度图（a）的误差图（d）。子图（g）和（h）示出了经重建的T2w图（g）和使用高分辨率灵敏度图（e）、经优化的采集轨迹（f）和使用（b）生成的重建参数的相对应的误差图（h）。

可以通过软件的改变来实现方法的改变。软件中的改变反映在操作者选择成像序列并且随后软件对序列进行排序的用户界面中。成像工用站用作用户界面或者可以使用可选的处理器。

已参考优选的实施例描述了本发明。他人在阅读并且理解前述详细说明之后可以进行修改和变型。本发明旨在被理解为包括所有这样的修改和变型，只要其落入权利要求或其等价方案的范围之内。

Claims (19)

1.一种磁共振系统，包括：

磁体（10），其在检查区域（12）中生成B₀场；

梯度线圈系统（14、22），其在所述检查区域（12）中创建磁梯度；

RF系统（16、18、20），其在所述检查区域（12）中的受检者中诱发共振并且接收来自所述检查区域（12）中的所述受检者的共振信号；

一个或多个处理器（30），其被编程为：

控制所述RF系统和所述梯度线圈系统以执行预扫描序列（50），在所述预扫描序列中，所述RF系统和梯度线圈系统生成预扫描数据；

处理所述预扫描数据以创建预扫描信息（100、110、120、130）；

使用所述预扫描信息控制所述RF系统和所述梯度线圈系统来执行第一序列（160）以生成第一序列数据；

使用所述第一序列数据来细化所述预扫描信息（100’、110’、120’、130’）和/或从所述第一图像（140、150、160、170、180）添加信息；

进行以下控制中的至少一项：

使用经细化的预扫描数据和/或所添加的信息控制所述RF系统和所述梯度线圈系统来执行第二序列（70）以生成第二序列数据，和/或

使用经细化的预扫描信息和/或所添加的信息控制第二序列数据到第二图像表示的重建。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个处理器（30）还被编程为：

使用所述预扫描信息将所述第一序列数据重建（42）为第一图像表示。

3.根据权利要求1和2中的任一项所述的系统，其中，所述一个或多个处理器（30）还被编程为：

使用所述第二序列数据再细化（36）所述经细化的预扫描（100’、110’、120’、130’）和所述附加的信息（140、150、160、170、180）；并且

使用经再细化的预扫描信息和/或所添加的信息（100’’、110’’、120’’、130’’、140’、150’、160’、170’、180’）来控制（32）所述RF系统和所述梯度线圈系统，从而执行第三成像序列（80）以生成第三序列数据；并且

使用所述经再细化的预扫描信息或所添加的信息来将所述第三序列数据重建（42）为第三图像表示。

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的系统，其中，所述预扫描信息或所添加的信息包括以下中的至少一项：

射频线圈灵敏度图，

受检者周期性运动参考，

k空间数据，

时间帧，

自动校准信号（ACS）参考，

受检者解剖分割参考，

受检者运动检测/校正参考，

校准信号，

体模参考，

受检者几何形状，

采集轨迹，

重建参数，

B₀图，以及

B₁图。

5.根据权利要求1-4中的任一项所述的系统，其中，所述RF线圈系统包括并行成像RF线圈系统，并且其中，所述预扫描信息包括射频线圈灵敏度图（100），所述灵敏度图用所述第一序列数据进行细化以生成经细化的射频线圈灵敏度图（100’），并且其中，所述至少一个处理器（30）进行以下中的至少一项：使用所述射频灵敏度图控制（32）所述第二序列数据的重建和/或使用所述经细化的射频线圈灵敏度图（100’）控制所述RF系统和所述梯度线圈系统以使得所述第二（70）或后续序列是并行成像序列。

6.根据权利要求1-4中的任一项所述的系统，其中，所述预扫描信息包括B₀图（120），并且所述第二（70）或后续序列是回波平面成像序列。

7.根据权利要求1-6中的任一项所述的系统，其中，所述一个或多个处理器（30）还被编程为：

在重建所述第二扫描数据中使用所述第一扫描数据的一部分，比如，替换缺失数据或缺陷数据或者加速重建。

8.根据权利要求1-8中的任一项所述的系统，其中，所述预扫描信息包括以下中的至少一项：射频线圈灵敏度图（100）、B₀图（120）以及B₁图（130）。

9.一种磁共振方法，其中，预扫描序列之后跟随有多个扫描序列，所述多个扫描序列之间没有预扫描序列，并且其中，来自预扫描序列的信息通过每个扫描序列进行细化并且结合后续扫描序列被使用并且用于从其重建扫描数据。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括：

控制RF系统和梯度线圈系统来执行预扫描序列以生成预扫描信息；

控制所述RF系统和所述梯度线圈系统来执行第一成像序列以生成第一图像序列数据；

使用所述预扫描信息来重建所述第一图像序列以生成第一图像表示；

使用所述第一成像序列数据来细化所述预扫描信息；

控制所述RF系统和所述梯度线圈系统来执行第二成像序列以生成第二成像序列数据；并且

使用经细化的预扫描信息来重建所述第二成像序列数据以生成第二图像表示。

11.根据权利要求9所述的方法，还包括：

执行磁共振预扫描序列以生成预扫描信息；

执行第一序列以生成第一序列数据；

用所述第一序列数据来细化所述预扫描信息以创建经细化的预扫描信息；

执行第二扫描序列以生成第二序列数据；并且

以下中的至少一项：

使用所述经细化的预扫描信息来重建所述第二序列数据；和/或

在执行所述第二扫描序列时使用所述经细化的预扫描序列信息。

12.根据权利要求9-11中的任一项所述的方法，还包括：

基于来自所述第一图像序列的信息加速所述第二图像序列。

13.根据权利要求9-12中的任一项所述的方法，还包括：

基于所述预扫描信息和所述经细化的预扫描信息对成像序列进行排序。

14.根据权利要求9-12中的任一项所述的方法，还包括：

基于来自先前成像序列的可用数据对所述成像序列进行重新排序。

15.根据权利要求9-14中的任一项所述的方法，其中，所述预扫描信息包括RF线圈灵敏度图，并且所述方法还包括：

用来自所述第一成像序列的数据来细化所述RF线圈灵敏度图；

使用所述经细化的RF线圈灵敏度图来执行并行成像序列。

16.根据权利要求9-15中的任一项所述的方法，其中，所述预扫描数据包括B₀图，并且还包括：

用来自所述第一成像序列的数据来细化所述B₀图；

使用所述经细化的B₀图来执行回波平面成像序列。

17.根据权利要求9-16中的任一项所述的方法，其中，所述预扫描信息包括以下中的一项或多项：

射频线圈灵敏度图，

受检者周期性运动参考，

k空间数据，

时间帧，

自动校准信号（ACS）参考，

受检者解剖分割参考，

受检者运动检测/校正参考，

校准信号，

体模参考，

受检者几何形状，

采集轨迹，

重建参数，

B₀图，以及

B₁图。

18.一种非暂态计算机可读介质，其承载有用于控制一个或多个处理器来执行根据权利要求9-17中的任一项所述的方法的软件。

19.一种磁共振系统，包括：

磁体（10），其在检查区域（12）中生成B₀场；

梯度线圈系统（14,22），其在所述检查区域（12）中创建磁梯度；

RF系统（16、18、20），其在所述检查区域（12）中的受检者中诱发共振并且接收来自所述检查区域（12）中的所述受检者的共振信号；

一个或多个处理器（30），其被编程为执行根据权利要求9-17中的任一项所述的方法。