CN105579861B - 在具有dixon脉冲序列的pet/mr成像中的基于mr的衰减校正 - Google Patents

在具有dixon脉冲序列的pet/mr成像中的基于mr的衰减校正 Download PDF

Info

Publication number
CN105579861B
CN105579861B CN201480052249.5A CN201480052249A CN105579861B CN 105579861 B CN105579861 B CN 105579861B CN 201480052249 A CN201480052249 A CN 201480052249A CN 105579861 B CN105579861 B CN 105579861B
Authority
CN
China
Prior art keywords
image
echo
echo time
data
time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201480052249.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105579861A (zh
Inventor
C·施特宁
H·埃格斯
P·博尔纳特
L·胡
Z·胡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of CN105579861A publication Critical patent/CN105579861A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105579861B publication Critical patent/CN105579861B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/4808—Multimodal MR, e.g. MR combined with positron emission tomography [PET], MR combined with ultrasound or MR combined with computed tomography [CT]
    • G01R33/481—MR combined with positron emission tomography [PET] or single photon emission computed tomography [SPECT]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/4816—NMR imaging of samples with ultrashort relaxation times such as solid samples, e.g. MRI using ultrashort TE [UTE], single point imaging, constant time imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/4828—Resolving the MR signals of different chemical species, e.g. water-fat imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/54—Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/5608—Data processing and visualization specially adapted for MR, e.g. for feature analysis and pattern recognition on the basis of measured MR data, segmentation of measured MR data, edge contour detection on the basis of measured MR data, for enhancing measured MR data in terms of signal-to-noise ratio by means of noise filtering or apodization, for enhancing measured MR data in terms of resolution by means for deblurring, windowing, zero filling, or generation of gray-scaled images, colour-coded images or images displaying vectors instead of pixels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/54—Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/561—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution by reduction of the scanning time, i.e. fast acquiring systems, e.g. using echo-planar pulse sequences
    • G01R33/5615—Echo train techniques involving acquiring plural, differently encoded, echo signals after one RF excitation, e.g. using gradient refocusing in echo planar imaging [EPI], RF refocusing in rapid acquisition with relaxation enhancement [RARE] or using both RF and gradient refocusing in gradient and spin echo imaging [GRASE]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/54—Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/561—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution by reduction of the scanning time, i.e. fast acquiring systems, e.g. using echo-planar pulse sequences
    • G01R33/5615—Echo train techniques involving acquiring plural, differently encoded, echo signals after one RF excitation, e.g. using gradient refocusing in echo planar imaging [EPI], RF refocusing in rapid acquisition with relaxation enhancement [RARE] or using both RF and gradient refocusing in gradient and spin echo imaging [GRASE]
    • G01R33/5616—Echo train techniques involving acquiring plural, differently encoded, echo signals after one RF excitation, e.g. using gradient refocusing in echo planar imaging [EPI], RF refocusing in rapid acquisition with relaxation enhancement [RARE] or using both RF and gradient refocusing in gradient and spin echo imaging [GRASE] using gradient refocusing, e.g. EPI

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

一种医学成像系统(10)包括核成像系统(62)、定时优化单元(40)、磁共振(MR)扫描器(12)、MR重建单元(38)和衰减图单元(50)。所述核成像系统(62)接收核衰变数据并基于被成像对象(16)的接收到的核衰变数据和衰减图(52)生成具有第一分辨率的至少一幅核图像(64)。所述定时优化单元(40)，其选择用于经修正的Dixon(mDixon)脉冲序列的第一回波时间和第二回波时间以及足够数量的重复时间(TR)，以生成具有至少第一分辨率的所述对象(16)的图像，其中，在所述第一回波时间和第二回波时间上的水与脂肪之间的相位角度差不等于0°和180°。所述MR扫描器(12)向对象(16)应用所述序列并接收来自所述对象的MR数据(32)。所述MR重建单元(38)基于所述MR数据(32)重建至少一幅MR图像(44)。所述衰减图单元(50)基于重建后的MR图像(44)构造所述衰减图(52)。

Description

在具有DIXON脉冲序列的PET/MR成像中的基于MR的衰减校正
技术领域
下文总体上涉及医学成像。其具体应用于与磁共振(MR)成像相结合，以提供用于正电子发射断层摄影(PET)成像的衰减校正，并且将具体参考其进行描述。然而，应当理解，还具体应用与其他使用场景，不一定限于上述应用。
背景技术
在PET成像中，对象被注射有通常基于代谢活动通过吸收靶向特定组织的放射性药物。当放射性药物衰变时，与电子接触湮灭的正电子被发射，以形成沿响应线(LOR)相对180°发射的一对光子。所发射的伽玛光子由围绕对象的PET探测器记录。根据所记录的伽玛光子来计算湮灭事件的位置，所述伽玛光子提供由放射性药物靶向的组织的图像。所发射的光子受到通过吸收或偏转由湮灭事件的点和探测器之间的组织的密度的影响。所记录的存在于组织中的放射性药物的量从沿LOR的组织密度的实际量衰减。用于PET图像数据的衰减的校正寻求利用用于被成像对象的衰减校正图在每个体素上准确识别组织密度。
显影衰减校正图已经利用例如CT扫描器的X射线辐射设备来执行，其中所记录的X射线辐射衰减或传输水平被用于重建与组织密度强烈相关的图像。较新的技术寻求使用磁共振系统(基于MR的衰减校正-“MRAC”)，其避免对象暴露于X射线辐射。然而，磁共振成像并不会内在地区分组织密度。
水与脂肪图像被用于针对组织分类来将组织分割。用于同时获得水与脂肪图像的当前MR技术(诸如Dixon或mDixon)通常被优化为在给定数据采集时间中产生最佳可能的空间分辨率。在US公开号No.2010/0052674中更全面描述的Dixon技术中，同相图像(0°)和反相图像(180°)根据在被定时的脉冲序列中的两个回波时间上收集的数据重建，从而使水与脂肪之间的相位差通常在第一回波时间处为180°并且在第二回波时间处为0°(或360°)。在国际专利申请PCT/IB2010/050745中更全面描述的mDixon技术中，在第一回波时间和第二回波时间处的水与脂肪之间的相位差上的限制被放宽，允许具有不同于0°和180°的水与脂肪之间的相位差的两个任意回波时间。
在Dixon技术中，可能经历长的TR(重复时间)，这导致长的数据采集时间。例如，在对全身图像的位置进行成像时，收集所有数据所需的时间超过典型的对象保持他或她的呼吸的能力，导致由呼吸运动引起的图像伪影，并且因此导致在体素水平上的衰减图中的组织错误分类。
典型的PET系统提供≥2mm的分辨率，而典型的MR实现≤1mm的分辨率。结果，MR系统通常在衰减图中以更高的分辨率对组织的每个体素进行分类，所述衰减图随后被聚集、均分、插值等，以绘制为较粗的分辨率的PET系统来执行衰减校正。
发明内容
下文公开了一种在PET/MR成像中的针对基于MR的衰减校正的新的和改进的MR定时优化，其解决了上述问题及其他问题。
根据一个方面，一种医学成像系统包括核成像系统、定时优化单元、磁共振(MR)扫描器、MR重建单元和衰减图单元。所述核成像系统接收核衰变数据并基于被成像对象的接收到的核衰变数据和衰减图来生成具有第一分辨率的至少一幅核图像。所述定时优化单元，其选择用于经修正的Dixon(mDixon)脉冲序列的第一回波时间和第二回波时间和足够数量的重复时间(TR)，以生成具有至少所述第一分辨率的所述对象的图像，其中，在所述第一回波时间和第二回波时间处的水与脂肪之间的相位角度差不等于0°和180°。所述MR扫描器向对象应用所述序列并接收来自所述对象的MR数据。所述MR重建单元基于所述MR数据重建至少一幅MR图像。所述衰减图单元基于重建后的MR图像构造所述衰减图。
根据另一方面，一种医学成像方法包括接收核衰变数据并基于被成像对象的接收到的核衰变数据和衰减图来生成具有第一分辨率的至少一幅图像。选择第一回波时间和第二回波时间用于经修正的Dixon(mDixon)脉冲序列，并且选择足够数量的重复时间(TR)，以生成具有至少所述第一分辨率的所述对象的图像，其中，在所述第一回波时间和第二回波时间处的水与脂肪之间的所述相位角度差不等于0°和180°。所述mDixon脉冲序列被应用至对象，并且从所述对象接收MR数据。根据接收到的MR数据重建至少一幅解剖MR图像。基于重建后的至少一幅解剖MR图像来构造所述衰减图。
根据另一方面，一种医学成像系统包括磁共振(MR)扫描器、MR重建单元、MR组织分类单元、衰减图单元和PET重建单元。所述MR扫描器向对象应用经修正的Dixon(mDixon)脉冲序列并接收MR数据，所述MR数据表示在所选择的第一回波时间和所选择的第二回波时间处的对象的至少一部分，其中，在所述第一回波时间和第二回波时间处的水与脂肪之间的相位角度差不等于0°和180°。所述MR重建单元根据接收到的MR数据重建水图像和脂肪图像。所述MR组织分类单元基于所述水图像和所述脂肪图像对组织进行分类。所述衰减图单元基于经分类的组织和经分配的衰减值来构造衰减图。所述PET重建单元将经构造的衰减图配准到表示对象的至少一部分的接收到的核衰变数据，并基于接收到的核衰变数据和经配准的衰减图重建至少一幅图像。
根据另一可选择的方面，一种医学成像系统，其包括
定时优化单元，其被配置为选择：i)用于UTE(超短回波时间)脉冲序列的第一回波时间和用于经修正的Dixon(mDixon)脉冲序列的第二回波时间，以及ii)足够数量的重复时间，以生成具有至少第一分辨率的被成像对象的磁共振(MR)图像，其中，在第二回波时间处的水与脂肪之间的相位角度差不等于180°。
换言之，在该备选实施例中，与前面提到的mDixon方案被用于两个回波时间的其他实施例相比，所述UTE方案被用于第一回波时间，并且所述mDixon方案被用于第二回波时间。在这种“UTE+mDixon”的实施例中，在第一回波时间处的水与脂肪之间的所述相位角度差可以被允许大致为0°，而第二测量值的相位角度实质上分别不同于180°和0°。
一个优点是减少或消除了运动伪影。
另一优点在于更短的TR和数据采集时间。
另一优点包括精确的衰减校正的PET图像。
另一优点在于回波时间选择上的灵活性。另一优点在于在患者屏气内在一个地点上采集MR数据的能力。
另一优点包括对各种MR扫描器类型的适用性。
另一优点在于信号取消的消除，如在反相图像中出现的。
一些上述优点是通过利用在mDixon技术中的第一回波时间和第二回波时间的灵活选择来实现的，这允许将用于衰减图底层的任何需要的分辨率的MR图像的这些回波时间和重复时间最小化。具体地，对于大于PET系统的分辨率的分辨率(即，分辨率足够大以分辨感兴趣解剖结构，例如皮质骨)，与Dixon技术相比较，如在本文中所使用的mDixon技术允许实质上降低回波时间、重复时间、以及因此的扫描时间，因为第二回波时间能够被选择为比第一同相回波时间短得多。mDixon技术允许省掉(根据传统Dixon技术的)用于水与脂肪之间的相位差大约等于0°和180°的要求，因为该相位差要求通常导致更宽间隔的回波时间，以及因此导致脉冲序列的长的重复时间。
此外，在mDixon中，使用不同于180°和/或0°的相位差允许避免具有脂肪和水组分的体素中的信号取消，这继而允许构造用于在PET中的基于MR的衰减校正的更精确的衰减图。
作为如本文所提出的使用mDixon方案的其他优点，由于两个回波不必精确地是0°和180°，它们间隔能够更近。这甚至允许捕捉快速衰变分量(短T2*)，其将否则在传统Dixon方案中通过第二回波被采集的时间不能被探测到。
本领域普通技术人员在阅读和理解下面的详细描述后将认识到其他优点。
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布置的形式。附图仅用于说明优选实施例的目的，不应被解读为限制本发明。
图1示意性地示出了具有定时优化和基于MR的PET衰减校正图的MR/PET系统的实施例。
图2以流程图示出了使用呼吸伪影减少的和/或信号取消避免的基于MR的衰减校正的实施例的一种方法。
具体实施方式
参考图1，示意性地示出了具有定时优化和基于MR的PET衰减校正图的MR/PET系统10。系统10包括以部分横截面示出的具有静态B0主磁场的MR扫描器(或子系统)12，诸如水平膛扫描器、开放式系统扫描器、c型扫描器、垂直场扫描器、混合扫描器等。MR扫描器包括对象支撑物14，诸如水平床或卧榻，其支撑对象16并在成像期间将对象移入MR扫描器膛、静态主磁场和视场。对象支撑物将对象移动到将对象的预先确定的解剖部分定位在视场中的一个或多个地点，以进行成像。MR扫描器14包括主磁体18，其生成静态主磁场(B0)，诸如水平主磁场。MR扫描器还包括一个或多个梯度线圈20，其用于施加梯度磁场、特定区域、强度和定时中的每一个来操纵对象的组织中的共振。MR扫描器包括一个或多个RF线圈22，所述RF线圈生成RF脉冲，以发射模式激励对象16中的磁共振，并且，所述RF线圈能够以接收模式接收来自对象的共振信号。在一些实施例中，RF线圈22能够包括局部线圈。
系统10包括序列控制器24和RF接收单元26。序列控制器控制成像序列的操作，其包括控制RF线圈22的操作的RF发射器单元28。梯度控制器30控制梯度线圈20的操作。控制单元和相应线圈之间的通信能够是有线或无线的。序列控制器提供针对RF发射器单元28和梯度控制器30的指令，以向对象应用所选择的mDixon脉冲序列。RF接收器26接收能够被存储在存储器34中的MR数据32，例如，指示在对象的组织中被激励的磁共振的MR信号。在一个实施例中，序列控制器24被配置为应用超短回波时间序列(UTE)。UTE脉冲序列被表征为具有在0.05-0.20毫秒(ms)范围内的非常短的TE(回波时间)。UTE能够例如通过使用具有从k空间的中心的径向映射的半射频(rf)激励来产生(但这不是限制性的)。与此相反，在mDixon脉冲序列中的回波时间TE比UTE回波时间更长，例如2.3ms和4.6ms(在1.5T上)，但是，这些数字仍然仅是范例性的而不是限制性的。
定时优化单元36选择使重复时间(TR)最小化或优化的mDixon脉冲序列的第一回波时间和第二回波时间，其中，第一回波时间和第二回波时间处的水与脂肪之间的相位角度差不等于0°和180°。第一回波的水-脂肪相位角度Q1被选择为使所述角度大于0°或非精确地同相。第二回波的水-脂肪相位角度Q2被选择为使针对所选择的空间分辨率的Q2–Q1的差和可用的梯度磁场强度及MR扫描器的上升时间最小化。当相位差Q2–Q1被最小化时，TR被相应地缩短，这将每个地点的数据采集时间优选减少到屏气内，以减少呼吸运动伪影。典型的屏气为15-20秒。例如，第一回波时间能够被选择为小于1.2ms，并且第二回波时间能够被选择为小于2.0ms，导致大约3ms的TR。在1.5T和3T的静态主磁场强度上，第二回波时间因此分别是实质上短于4.6ms和2.3ms的第一同相回波时间。此外，从第一回波时间到第二回波时间的水与脂肪之间的相位角度差的增量小于180°，这允许更大范围的静态主磁场强度偏移的明确的解决方案。
更具体地，根据一个实施例，在第一回波时间和/或第二回波时间处的水与脂肪之间的相位角度差分别实质上大于0°(例如，大于5°)和/或实质上小于180°(例如，小于175°)。所述不同地，在本文中提出利用由mDixon技术提供的灵活性来明确地避免具有接近于180°的相位差，因为该相位差可以导致针对具有脂肪和水组分的体素(在这里也称为“脂肪+水体素”)的信号缺失或信号取消，这继而会损害分割结果，因为这种脂肪+水体素通常是在身体器官的轮廓处被发现。具体地，申请人已经发现，为了达到145°-155°之间的、并且特别是150°的(在第一回波时间或第二回波时间处的)相位差的回波时间的选择已经被示出为特别有利于避免(或至少实质上减轻)用于脂肪+水体素的信号取消。
在备选实施例中(在本文中被称为“UTE-mDIXON”)，本文中提出结合mDixon技术与UTE脉冲序列。在该实施例中，在第一回波时间(“同相图像”采集)处，允许大约0°的水与脂肪之间的相位角度差，而在第二回波时间(反相图像)处的水与脂肪相位角度需要分别实质上不同于180°和0°，特别是，在第二回波时间处的相位角度实质上小于180°(例如145°-155°)，如上述在没有UTE的“单纯”mDixon实施例。换句话说，与前面的“仅mDixon”实施例相比较，在该UTE-mDIXON实施例中，用于第一回波时间的mDxion序列由UTE脉冲来代替以采集UTE图像。
在一个实施例中，扫描时间适合于患者。患者能够屏住其呼吸的时间被估计或测量。扫描时间被设置为该被估计或测量的屏气时间。重复数量被选择为提供足够的数据来重建具有至少与PET或其他核图像的分辨率一样好的分辨率的图像。定时优化单元36计算第一回波时间和第二回波时间及重复时间，这优化了在给定扫描时间限制的两个回波时间处的水与脂肪之间的相位角度差。如果回波时间允许比PET图像的空间分辨率更高的MR图像的空间分辨率，则扫描时间能够被缩短以减小屏气时间。如果患者的屏气时间是如此之短，以致采集具有与PET图像的分辨率相当的分辨率的MR图像是不可能的，则对运动最为敏感的邻近k-空间中心的数据在屏气期间首先被收集，并且对运动较不敏感的在k空间边缘的数据被最后收集或者当运动变得太大时被填充为零。
MR重建单元38(被体现为所配置的处理器，诸如工作站42的处理器40的)接收来自RF接收器26的RF数据(例如，经调制的MR信号32)，并重建区分水与脂肪的至少一幅解剖图像44。处理器能够构造单独的水图像45和脂肪图像46。图像能够被存储在存储器34中，存储器34能够包括本地和/或固态内存、本地和/或远程磁盘存储器等。存储器能够包括存储管理系统，诸如图片存档和通信系统(PACS)、部门放射科信息系统(RIS)等。
MR组织分类单元48基于具有水与脂肪区别的解剖图像44和/或水图像45和脂肪图像46对组织进行分类。分类是逐个体素进行的。MR组织分类单元48向经分类的组织分配衰减值。MR解剖图像被生成，其中，归因于水、脂肪、骨骼和空气的区域被表示出来并被分开。骨骼和空气区域是经区别的并被分配衰减值。空气和水的区域代表软组织，其体素基于水与脂肪的相对量来分类并被分配相应的衰减值。以这种方式，各种器官、肌肉、腱和其他软组织被分配更精确的衰减系数。
衰减图单元50基于经分类的组织和针对每种类型的组织预先分配的衰减值来构造衰减图52。衰减图52能够被存储在存储器34中。使用无呼吸运动伪影的解剖图像和/或水与脂肪图像来构造衰减图，这改善了衰减图的精确度。根据一个实施例，当(在两个回波时间中的至少一个处的)相位角度差实质上不同于0°和/或180°，从而避免特别是在脂肪+水体素中的信号取消时，衰减图能够以极大的保真度被产生，这继而允许当使用衰减图校正时提高PET图像的保真度，如将在下文更详细说明的。为了简化说明，系统包括被示出为独立单元的PET扫描器54。共用患者支撑物的成对的PET和MR单元被设想为减少PET图像和MR衰减图之间的未对准误差。混合PET/MR系统(例如，被分裂用于限定相邻于检查区域中心的间隙的具有梯度线圈20的MR系统和被设置在所述间隙内的PET探测器)能够同时收集PET和MR数据。还设想利用衰减图的其他核成像设备，诸如，单质子发射计算机断层摄影(SPECT)设备。PET扫描器(或核医学设备)和MR扫描器12的数据采集能够同时或顺序地操作。PET扫描器54包括对象支撑物56，优选地，与对象支撑物14相同。PET扫描器包括围绕接收由对象支撑物56支撑的对象的检查区域周向定位的探测器。PET数据采集单元58接收核衰变数据，例如，来自表示对应于在衰减图52中表示的部分的对象的部分的视场内的对象的检测到的伽马光子发射。接收到的核衰变数据以列表模式被记录在数据存储60中。列表模式数据基于检测时间来进行时间戳记。呼吸监测器61监测患者的呼吸周期和呼吸相位，并且时间被记录在列表模式数据存储中。核成像数据能够基于呼吸相位被暂时分割在例如屏气内。在另一实施例中，在两个或多个呼吸相位中的图像被生成并被变换为屏气相位。PET重建单元62利用接收到的核衰变数据和所构造的衰减图52来重建或生成对象的一幅或多幅PET图像64。
工作站42包括电子处理器或电子处理设备40、显示器66和至少一个输入设备68。显示器显示重建后的MR图像、重建后的PET图像、菜单、面板和用户控制等。如本文中所使用的“显示器”66或“显示设备”包含适于显示图像或数据的输出设备或用户接口。显示器可以输出视觉、音频和或触觉数据。显示器的范例包括但不限于：计算机监视器、电视屏幕、触摸屏、触觉电子显示器、盲文屏幕、阴极射线管(CRT)、存储显像管、双稳态显示器、电子纸、矢量显示器、平板显示器、真空荧光显示器(VF)、发光二极管(LED)显示器、电致发光显示器(ELD)、等离子显示面板(PDP)、液晶显示器(LCD)、有机发光二极管显示器(OLED)、投影仪和头戴式显示器。输入设备68输入医学保健从业者的选择。工作站42能够是台式计算机、笔记本、平板电脑、移动计算设备、智能电话等。输入设备68能够是键盘、鼠标、麦克风等。各种单元36、38、48、50、58、62由电子数据处理设备(诸如，工作站42的电子处理器或电子处理装置40)或者通过由网络70与工作站42可操作地连接的基于网络的服务器计算机等来适当地体现。此外，重建技术、推导技术和图构造使用由电子数据处理设备可读的并由电子数据处理设备可执行的存储指令(例如，软件)的非暂态存储介质来适当地实现。电子处理设备40能够包括视频处理器，其叠加MR解剖图像44、水图像45和/或脂肪图像46和重建后的PET图像64。
参考图2，使用呼吸伪影减少的基于MR的衰减校正的实施例的一种方法以流程图示出。在步骤80中，选择经修正的Dixon(mDixon)脉冲序列的第一回波时间和第二回波时间，其最小化或优化重复时间(TR)。在一个实施例中，扫描时间通过被匹配到对象的屏气能力同时仍具有足够的重复(例如TR)来生成具有与PET图像的分辨率一样好的分辨率的图像被适配到对象。在第一回波时间和第二回波时间处的水与脂肪之间的相位角度差针对给定的TR来优化，并且不等于0°和180°。具体地，相位角度差(在两个回波时间中的至少一个上，优选在两个上)实质上小于180°，例如小于175°。在一个实施例中，相位角度差在145°-155°之间。更具体地，在一个实施例中，相位角度差为大约150°。此外，在至少一个回波时间处的相位角度差至少为90°。所述更一般地，根据一个实施例，相位角度差(在回波时间中的至少一个处，在一个实施例中在两个回波时间上)被确保，以便实质上避免针对脂肪+水体素的信号取消。具体地，在一个实施例中，在各回波时间处的两个相位角度都实质上不同于180°和360°(或0°)，例如，各相位角度差是(例如用于第二回波时间的)大约150°(+/-10°或+/-15°或+/-20°)和/或(例如用于第一回波时间的)大约330°(+/-10°或+/-15°或+/-20°)。
备选地，在UTE脉冲序列与mDixon技术一起使用的UTE-mDIXON实施例中，第一测量值(自由感应衰减)(即在第一回波时间处)的相位角度差可以被允许为接近于0°，而第二测量值(即在第二回波时间处)的相位角度差仍需要实质上分别不同于180°和0°(或360°)。例如，在第二测量值处的相位差被确保(如前所述)为大约150℃，或至少在150°(+/-10°)或150°(+/-20°)的范围内。以这种方式使用具有mDixon的UTE脉冲序列允许从水-脂肪去相位和潜在信号取消中分辨由于如在骨骼结构中的非常短的T2*引起的快速信号衰变。
在步骤82中，mDixon脉冲序列被应用至对象，并且表示对象的至少部分的MR数据被接收。在一个实施例中，在以下步骤88中，MR数据表示对象的3D部分，因为在3D部分中的MR扫描允许衰减图的更精确的重建。在被定位在MR扫描器中的预定位置或地点上的对象的屏气期间能够应用脉冲序列。例如，能够使用1.5T或3T MR扫描器来应用2ms或以下的第一回波时间和第二回波时间。
在步骤84中，接收到的MR数据被重建为至少一幅解剖图像，其中，基于在第一回波时间和第二回波时间处的水与脂肪之间的相位角度差来区别水与脂肪。在步骤86中，基于重建后的解剖图像对组织进行分割和分类。对应于骨骼、空气和软组织的体素被识别。基于每个组织体素的相关水与脂肪含量，对软组织体素进一步分类。衰减值被分配给在每个体素中的经分类的组织。在步骤88中，构造衰减图。
在步骤90中，同时地或顺序地，针对对应于例如在相同视场中的MR数据的对象的解剖结构的部分采集核成像或PET数据。核衰变数据根据从PET扫描器的探测器区域中的对象的部分探测到的伽马光子发射来生成。数据能够在屏气期间被采集和/或被映射或配准到衰减图。在步骤92中，采集到的PET数据和构造的衰减图被用于重建一幅或多幅PET图像。重建后的PET图像能够包括MR解剖图像的叠加。重建后的PET图像能够包括经分类组织的重叠显示。在步骤94中，图像能够由显示设备进行显示和/或存储在存储器中，以供后续检索和显示和/或分析。能够使用控制一个或多个电子数据处理设备或处理器40的承载软件的非暂态计算机可读存储介质来执行所描述的步骤。
应当理解，上述步骤的顺序可以变化。例如，在步骤90处的核成像(例如，PET)数据的采集可以在步骤92之前的任何阶段发生。
根据一个实施例，利用两个回波时间的mDixon方法通过在针对mDIXON重建采集的两个回波之前采集的具有超短回波时间(UTE)的额外读取来补充。所述额外的回波编码来自诸如皮质骨的固体种类的信号，这对于衰减图的计算是特别有益的。
如本文所提出的系统和相关方法可以用于任何形式的核医学，不仅是PET(例如SPECT，并且也设想放射疗法)，其中，MR图像数据是可用的并且被用于衰减校正的目的。系统和相关方法对于(至少部分地)需要在屏气期间的数据采集的全身衰减图的生成是特别有用的。其在如上所述的集成PET/MR系统的背景下也是有用的，因为其在MR梯度系统上施加较不严格的要求。
应当理解，与本文中所呈现的特定说明性实施例相结合，某些结构和/或功能特征被描述为并入在所定义的元件和/或组件中。然而，可以设想，这些特征可以为了相同或相似的益处也同样可以在适当时并入其他元件和/或组件中。还应当理解，范例性实施例的不同方面可以在适当时被选择性地用于实现适合于所期望的应用的其他备选实施例，其他备选实施例从而实现了在本文中并入的各方面的相应优点。
还应当理解，本文中所描述的特定元件或组件可以具有它们的适当地经由硬件、软件、固件或其组合来实现的功能。此外，应当理解，本文中所描述的一起并入的某些元件可以在适当的情况下是独立的元件或者是被分开的。类似地，被描述为由一个特定元件执行的多个特定功能可以由多个独立作用以执行单独功能的不同元件执行，或者某些单独功能可以是分裂式的并由协同作用的多个不同元件执行。备选地，一个与另一个不同的与本文中所描述和/或示出的不同的某些元件或组件可以在适当时从物理上或功能上组合。
总之，已参考优选实施例阐述了本说明书。显然，一旦阅读并理解本说明书，其他人将想到修改或变更。其意图是本发明被解读为包括所有这样的修改和变更，只要它们在所附权利要求或其等同物范围之内。也就是说，应当理解，各种上述所公开的以及其他特征和功能、或其替代物可以按期望组合为许多其他的不同的系统或应用，并且还可以由本领域普通技术人员后续做出各种目前无法预料的或不曾预料的替换、修改、变化或改进，这同样旨在由以下权利要求所涵盖。

Claims (17)

1.一种医学成像系统(10)，包括：
定时优化单元(40)，其被配置为选择：i)用于经修正的Dixon，mDixon，脉冲序列的第一回波时间和第二回波时间，以及ii)足够数量的重复时间，以生成具有至少第一分辨率的被成像对象(16)的磁共振，MR，图像，其中，在所述第一回波时间和所述第二回波时间处的水与脂肪之间的相位角度差不等于0°和180°；
磁共振，MR，扫描器(12)，其被配置为向所述被成像对象(16)应用所选择的mDixon脉冲序列并接收来自所述被成像对象的MR数据(32)，所述MR扫描器(12)包括：i)梯度控件(30)，其被配置为控制对一个或多个梯度磁场的应用以在所述第一回波时间和所述第二回波时间处产生第一回波和第二回波，以及ii)一个或多个梯度线圈(20)，其被配置为向所述被成像对象应用梯度场；
MR重建单元(38)，其被配置为基于所述MR数据(32)来重建至少一幅MR图像(44)；
MR分类单元(48)，其被配置为基于重建后的至少一幅MR图像对组织进行分割和/或分类；
衰减图单元(50)，其被配置为基于所述至少一幅MR图像的经分割和分类的组织来构造衰减图(52)；以及
核成像系统(62)，其被配置为接收核衰变数据并基于来自被成像对象(16)的接收到的核衰变数据和所述衰减图(52)来生成具有所述第一分辨率的至少一幅核图像(64)，其中，所述核图像(64)的生成包括将所述衰减图与所述接收到的核衰变数据配准，
其中，在所述第一回波时间和所述第二回波时间中的至少一个处的水与脂肪之间的所述相位角度差在150°+/-10°或+/-20°或+/-25°的范围内。
2.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，所述第一回波时间和所述第二回波时间每个在3T上小于2.0ms或在1.5T上小于4.0ms。
3.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，所述重复时间的数量限定沿所述被成像对象(16)的每个位置的扫描时间小于或等于所述被成像对象(16)的屏气持续时间。
4.根据权利要求2中所述的系统(10)，其中，所述重复时间的数量限定沿所述被成像对象(16)的每个位置的扫描时间小于或等于所述被成像对象(16)的屏气持续时间。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的系统(10)，其中，所述核成像系统包括：
PET扫描器(54)，其被配置为根据从所述被成像对象探测到的伽马光子发射生成所述至少一幅核图像。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的系统(10)，还包括：
视频处理器(40)，其被配置为叠加所生成的至少一幅核图像(64)和所述至少一幅MR图像(44)。
7.根据权利要求1-4中的任一项所述的系统，还包括：
显示设备(66)，其被配置为显示所生成的核图像(64)。
8.根据权利要求1-4中的任一项所述的系统，其中，视频处理器(40)被配置为叠加经分割和分类的组织与所生成的至少一幅核图像(64)。
9.一种医学成像方法，包括：
选择(80)用于经修正的Dixon，mDixon，脉冲序列的第一回波时间和第二回波时间以及足够数量的重复时间(TR)，以生成具有至少第一分辨率的被成像对象(16)的图像，其中，在所述第一回波时间和所述第二回波时间处的水与脂肪之间的相位角度差不等于0°和180°；
向所述被成像对象(16)应用(82)所述mDixon脉冲序列，并接收来自所述被成像对象的MR数据，其中，所述应用(82)包括控制对一个或多个梯度磁场的应用来在所述第一回波时间和所述第二回波时间处产生第一回波和第二回波；
根据接收到的MR数据(32)来重建(84)至少一幅解剖MR图像(44)；
基于重建后的至少一幅解剖MR图像(44)对组织进行分割和/或分类；
基于经分割和/或分类的组织来构造(88)衰减图(52)；
接收(90)所述被成像对象(16)的核衰变数据；
将所构造的衰减图与接收到的核衰变数据配准；
基于所述接收到的核衰变数据和所述衰减图(52)来生成(92)具有所述第一分辨率的至少一幅图像，
其中，在所述第一回波时间和所述第二回波时间中的至少一个处的水与脂肪之间的所述相位角度差在150°+/-10°或+/-20°或+/-25°的范围中。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一回波时间和所述第二回波时间每个在3T上小于2.0ms或在1.5T上小于4.0ms。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，接收还包括：
根据从所述被成像对象探测到的伽马光子发射生成(90)核衰变数据。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，接收还包括：
根据从所述被成像对象探测到的伽马光子发射生成(90)核衰变数据。
13.根据权利要求9-12中的任一项所述的方法，其中，生成(92)还包括：
叠加所述重建后的PET图像和所述重建后的至少一幅解剖MR图像(44)。
14.根据权利要求9-12中的任一项所述的方法，其中，所述重复时间的数量限定每个地点的扫描时间小于或等于所述被成像对象(16)的屏气持续时间。
15.一种承载软件的非暂态计算机可读存储介质，所述软件控制一个或多个电子数据处理设备(40)执行根据权利要求9-14中的任一项所述的方法。
16.一种电子数据处理设备(40)，其被配置为执行根据权利要求9-14中的任一项所述的方法。
17.一种医学成像系统(10)，包括：
定时优化单元(40)，其被配置为选择：i)用于UTE脉冲序列的第一回波时间和用于经修正的Dixon，mDixon，脉冲序列的第二回波时间，以及ii)足够数量的重复时间，以生成具有至少第一分辨率的被成像对象(16)的磁共振，MR，图像，其中，在所述第二回波时间处的水与脂肪之间的相位角度差不等于180°；
磁共振，MR，扫描器(12)，其被配置为向所述被成像对象(16)应用所选择的mDixon脉冲序列并接收来自所述被成像对象的MR数据(32)，所述MR扫描器(12)包括：i)梯度控件(30)，其被配置为控制对一个或多个梯度磁场的应用以在所述第一回波时间和所述第二回波时间处产生第一回波和第二回波，以及ii)一个或多个梯度线圈(20)，其被配置为向所述被成像对象应用梯度场；
MR重建单元(38)，其被配置为基于所述MR数据(32)来重建至少一幅MR图像(44)；
MR分类单元(48)，其被配置为基于重建后的至少一幅MR图像对组织进行分割和分类；
衰减图单元(50)，其被配置为基于所述至少一幅MR图像的经分割和分类的组织来构造衰减图(52)；以及
核成像系统(62)，其被配置为接收核衰变数据并基于来自被成像对象(16)的接收到的核衰变数据和所述衰减图(52)来生成具有所述第一分辨率的至少一幅核图像(64)，其中，所述核图像(64)的生成包括将所述衰减图与所述接收到的核衰变数据配准，其中，在所述第一回波时间和所述第二回波时间中的至少一个处的水与脂肪之间的所述相位角度差在150°+/-5°的范围内。
CN201480052249.5A 2013-09-23 2014-09-18 在具有dixon脉冲序列的pet/mr成像中的基于mr的衰减校正 Active CN105579861B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361881018P 2013-09-23 2013-09-23
US61/881,018 2013-09-23
EP13189802.5 2013-10-23
EP13189802 2013-10-23
PCT/EP2014/069910 WO2015040120A1 (en) 2013-09-23 2014-09-18 Mr-based attenuation correction in pet/mr imaging with dixon pulse sequence

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105579861A CN105579861A (zh) 2016-05-11
CN105579861B true CN105579861B (zh) 2019-07-12

Family

ID=49515196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480052249.5A Active CN105579861B (zh) 2013-09-23 2014-09-18 在具有dixon脉冲序列的pet/mr成像中的基于mr的衰减校正

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10274562B2 (zh)
EP (1) EP3049818B1 (zh)
CN (1) CN105579861B (zh)
WO (1) WO2015040120A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105408760B (zh) * 2013-07-23 2018-12-11 皇家飞利浦有限公司 利用使用具有mdixon脉冲序列的多回波超短te(ute)的mri来区分组织
JP6280881B2 (ja) * 2015-02-17 2018-02-14 ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー スキャン条件決定装置、磁気共鳴装置、スキャン条件決定方法、およびプログラム
KR101844514B1 (ko) * 2016-09-02 2018-04-02 삼성전자주식회사 자기 공명 영상 장치 및 자기 공명 영상 획득 방법
US10325409B2 (en) 2017-06-16 2019-06-18 Microsoft Technology Licensing, Llc Object holographic augmentation
EP3511728A1 (en) * 2018-01-12 2019-07-17 Koninklijke Philips N.V. Single-point dixon method for fat-water separation in chemical exchange saturation transfer magnetic resonance imaging
CN110215226B (zh) * 2019-05-28 2023-10-03 上海联影医疗科技股份有限公司 图像衰减校正方法、装置、计算机设备和存储介质

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102124361A (zh) * 2008-08-15 2011-07-13 皇家飞利浦电子股份有限公司 使用磁共振波谱图像数据对pet或spect核成像系统的衰减校正

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1139109A1 (en) * 2000-03-28 2001-10-04 Bracco International B.V. A method for magnetic resonance imaging of the lung
JP4251763B2 (ja) * 2000-08-11 2009-04-08 株式会社日立メディコ 磁気共鳴イメージング装置
DE102008044844B4 (de) 2008-08-28 2018-08-30 Siemens Healthcare Gmbh Verfahren zur Ermittlung einer Schwächungskarte zur Verwendung in der Positronenemissionstomographie und von Homogenitätsinformationen des Magnetresonanzmagnetfeldes
WO2010113048A1 (en) * 2009-03-30 2010-10-07 Koninklijke Philips Electronics N.V. Two-point dixon technique with flexible choice of echo times
JP2014523310A (ja) * 2011-06-27 2014-09-11 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 骨組織の磁気共鳴イメージング
US9204817B2 (en) * 2012-04-19 2015-12-08 General Electric Company Attenuation correction in positron emission tomography using magnetic resonance imaging
US10557904B2 (en) * 2013-04-02 2020-02-11 Koninklijke Philips N.V. Detection of bone tissue using magnetic resonance imaging

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102124361A (zh) * 2008-08-15 2011-07-13 皇家飞利浦电子股份有限公司 使用磁共振波谱图像数据对pet或spect核成像系统的衰减校正

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MRI-Based Attenuation Correction for Hybrid PET/MRI Systems: A 4-Class Tissue Segmentation Technique Using a Combined Ultrashort-Echo-Time/Dixon MRI Sequence;Yannick Berker 等;《THE JOURNAL OF NUCLEAR MEDICINE》;20120531;第53卷(第5期);796-800

Also Published As

Publication number Publication date
US20160202334A1 (en) 2016-07-14
EP3049818B1 (en) 2021-08-11
EP3049818A1 (en) 2016-08-03
CN105579861A (zh) 2016-05-11
US10274562B2 (en) 2019-04-30
WO2015040120A1 (en) 2015-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105579861B (zh) 在具有dixon脉冲序列的pet/mr成像中的基于mr的衰减校正
US10198799B2 (en) Method and apparatus for processing magnetic resonance image
CN109961834B (zh) 影像诊断报告的生成方法及设备
JP6371776B2 (ja) 磁気共鳴の拡散強調画像（ｄｗｉ）のための動作検出および修正方法
US10185013B2 (en) Magnetic resonance imaging (MRI) apparatus and method of generating MR image
JP6317756B2 (ja) 副作用の少ない局所アーチファクトの低減
CN105263407A (zh) 使用磁共振成像的对骨组织的探测
CN105793721A (zh) 使用零回波时间脉冲序列的磁共振成像
US10274563B2 (en) Magnetic resonance imaging apparatus and method
CN109917315A (zh) 磁共振成像扫描方法、装置、计算机设备和存储介质
JP2019530486A (ja) 動き補正された圧縮検知磁気共鳴イメージング
US10215820B2 (en) Differentiating tissues with MR imaging
CN109791187B (zh) 用于b0校正灵敏度编码磁共振成像的系统和方法
CN112204411A (zh) Cest磁共振成像中的运动检测
US20160231886A1 (en) Method and apparatus for processing magnetic resonance image
US10145916B2 (en) Magnetic resonance imaging apparatus and method of scanning magnetic resonance image using the same
CN106062818A (zh) 用于时间选通pet研究的基于选通特定的mr的衰减校正的方法和装置
US11972857B2 (en) Automated subject monitoring for medical imaging
CN113711076A (zh) 狄克逊磁共振成像中的水-脂肪交换的自动检测
EP3543725A1 (en) Self-navigation in three-dimensional magnetic resonance imaging
EP3470866A1 (en) Motion signal resolved magnetic resonance imaging
JP2019505253A (ja) Ｓｅｎｓｅイメージングにおける画像アーチファクトの除去
JP2024512439A (ja) 心臓磁気共鳴イメージング用の計画画像の段階的再構成
KR20170019210A (ko) 후향 호흡 게이팅을 이용한 자기공명영상 처리방법 및 처리장치

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant