CN108261199B - 用于利用分组数据采集来执行对象的时间分辨mr成像的mri系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于利用分组数据采集来执行对象的时间分辨MR成像的MRI系统。所述MRI系统包括MRI控制器，其与磁体组件电子通信且用来对k空间的第一区域内的数据点群组进行采样。所述第一区域包括中心子区域和第一周边子区域。所述MRI控制器进一步用来对所述k空间的第二区域内的数据点群组进行采样。所述第二区域包括所述中心子区域和不同于所述第一周边子区域的第二周边子区域。

Description

用于利用分组数据采集来执行对象的时间分辨MR成像的MRI 系统和方法
技术领域
本发明的实施例大体上涉及磁共振想象(“MRI”)技术，且更具体地说，涉及用于利用分组数据采集来执行对象的时间分辨磁共振(“MR”)成像的MRI系统和方法。
背景技术
MRI是被广泛接受和市售的用于获得表示对象的内部结构的数字化视觉图像的技术，所述对象具有易受核磁共振(“NMR”)影响的大量原子核。许多MRI系统使用超导磁体来通过对目标中有待成像的核施加强的主磁场而扫描目标/患者。所述核被特征NMR(拉莫尔(Larmor))频率下的射频(“RF”)信号激发。通过在空间上干扰目标周围的局部磁场且在受激发质子松弛回到其较低能量的正常状态时分析来自核的所得RF响应，生成并显示随其空间位置而变化的这些核响应的图或图像。核响应的图像提供目标的内部结构的非侵入式视图。
许多MRI系统针对多相动态成像而提供时间分辨(time resolved)成像和/或随着时间推移的加速。此类MRI系统通常将k空间分段为环圈，其继而通过对与包含中心k空间的环圈相比而在外部的环圈进行欠采样且通过视图共享和/或其它数学插值方法以重建欠采样环圈来实现减少的成像时间。虽然此类MRI系统提供改进的成像时间，但许多此类MRI系统不能够并入有预备脉冲(preparation pulse)，例如，脂肪抑制脉冲、反转恢复脉冲、导航脉冲、饱和频带等。
因此，此类MRI系统通常依赖从后对比相图像中减去预对比相图像来抑制不合需要的MR信号，例如脂肪组织信号。然而，对减影(subtraction)的利用通常使此类MRI系统限制于血管应用。此外，许多此类MRI系统属于存储和计算密集型。举例来说，为了抑制脂肪信号，一些MRI系统在迪克森(Dixon)脂/水分离之后需要最少两个未混叠(unaliased)回波。然而，对此类多个回波的回波间距限制会延长TE/TR和/或约束可实现的分辨率和成像视场(“FOV”)。此外，在源图像中保持亮的脂肪信号而在重建时进行分离会使源图像易受运动伪影影响，例如亮的脂肪信号比抑制的脂肪信号展示更多重像。
此外，许多此类MRI系统不能够将k空间的采样与例如呼吸门控信号或心脏门控信号等触发信号进行协调。
因此，所需的是一种改进型MRI系统和方法，其利用分组数据采集来执行对象的时间分辨MR成像。
发明内容
本发明一方面提供一种用于利用分组数据采集来执行对象的时间分辨MR成像的MRI系统。所述MRI系统包括MRI控制器，其与磁体组件电子通信且用来对k空间的第一区域内的数据点群组进行采样。所述第一区域包括中心子区域和第一周边子区域。所述MRI控制器进一步用来对所述k空间的第二区域内的数据点群组进行采样。所述第二区域包括所述中心子区域和不同于所述第一周边子区域的第二周边子区域。
根据本发明的一个实施例，所述MRI控制器进一步用来：对所述k空间的三个或更多个区域内的数据点群组进行采样，所述三个或更多个区域中的每一个包括所述中心子区域和不同于其它周边子区域的周边子区域。
根据本发明的一个实施例，针对所述数据点群组中的每一个，在对所述群组采样之前将预备脉冲发送到所述对象中。
根据本发明的一个实施例，所述MRI控制器进一步用来：针对所述数据点群组中的每一个，当所述对象的信号特性在通过所述预备脉冲变更之后处于所要水平时对所述群组内的关键数据点进行采样，所述预备脉冲在所述群组的采样之前发送，所述关键数据点是最靠近所述k空间的中心的群组的数据点。
根据本发明的一个实施例，在采样之前针对所述数据点群组中的每一个而发送到所述对象中的所述预备脉冲是以下中的至少一个：脂肪抑制脉冲、反转恢复脉冲、饱和脉冲、导航脉冲、扩散脉冲以及标记脉冲。
根据本发明的一个实施例，至少部分地基于界定采集窗口的触发信号来对所述数据点群组中的每一个进行采样，在所述采集窗口期间对所述群组内的一个或多个数据点进行采样。
根据本发明的一个实施例，所述触发信号是呼吸门控信号和心脏门控信号中的至少一个。
根据本发明的一个实施例，所述MRI控制器进一步用来：在将对比剂注入到所述对象中之前通过所述磁体组件获得所述k空间的基线，在注入所述对比剂之后对所述数据点群组进行采样。
根据本发明的一个实施例，所述MRI控制器进一步用来：在对所述第二区域内的所述数据点群组采样之前至少部分地基于所述基线、所述中心子区域和所述第一周边子区域中的至少一个来计算所述k空间的未包括在所述第一区域中的区域。
根据本发明的一个实施例，所述MRI控制器进一步用来：在对所述第二区域内的所述数据点群组采样之后至少部分地基于所述基线、所述中心子区域和所述第二周边子区域中的至少一个来计算所述k空间的未包括在所述第二区域中的区域。
根据本发明的一个实施例，所述MRI控制器进一步用来：至少部分地基于所述基线而生成蒙片；以及至少部分地基于所述第一区域、所述第二区域和所述蒙片而生成一个或多个图像。
本发明另一方面提供一种用于利用分组数据采集来执行对象的时间分辨MR成像的方法。所述方法包括对k空间的第一区域内的数据点群组进行采样。所述第一区域包括中心子区域和第一周边子区域。所述方法进一步包括对所述k空间的第二区域内的数据点群组进行采样。所述第二区域包括所述中心子区域和不同于所述第一周边子区域的第二周边子区域。
根据本发明的一个实施例，方法进一步包括：对所述k空间的三个或更多个区域内的数据点群组进行采样，所述三个或更多个区域中的每一个包括所述中心子区域和不同于其它周边子区域的周边子区域。
根据本发明的一个实施例，方法进一步包括：针对所述数据点群组中的每一个，在对所述群组采样之前将预备脉冲传送到所述对象中。
根据本发明的一个实施例，方法进一步包括：针对所述数据点群组中的每一个，当所述对象的信号特性在通过所述预备脉冲变更之后处于所要水平时对所述群组内的关键数据点进行采样，所述预备脉冲在所述群组的采样之前发送，所述关键数据点是最靠近所述k空间的中心的群组的数据点。
根据本发明的一个实施例，在采样之前针对所述数据点群组中的每一个而发送到所述对象中的所述预备脉冲是以下中的至少一个：脂肪抑制脉冲、反转恢复脉冲、饱和脉冲、导航脉冲、扩散脉冲以及标记脉冲。
根据本发明的一个实施例，至少部分地基于界定采集窗口的触发信号来对所述数据点群组中的每一个进行采样，在所述采集窗口期间对所述群组内的一个或多个数据点进行采样。
根据本发明的一个实施例，所述触发信号是呼吸门控信号和心脏门控信号中的至少一个。
根据本发明的一个实施例，方法进一步包括：在将对比剂注入到所述对象中之前获得所述k空间的基线；以及其中对所述数据点群组的采样发生在注入所述对比剂之后。
根据本发明的一个实施例，方法进一步包括：在对所述第二区域内的所述数据点群组采样之前至少部分地基于所述基线、所述中心子区域和所述第一周边子区域中的至少一个来计算所述k空间的未包括在所述第一区域中的区域。
根据本发明的一个实施例，方法进一步包括：在对所述第二区域内的所述数据点群组采样之后至少部分地基于所述基线、所述中心子区域和所述第二周边子区域中的至少一个来计算所述k空间的未包括在所述第二区域中的区域。
根据本发明的一个实施例，方法进一步包括：至少部分地基于所述基线而生成蒙片；以及至少部分地基于所述第一区域、所述第二区域和所述蒙片而生成一个或多个图像。
本发明再一方面提供一种非暂时性计算机可读媒体，其存储被配置成调适MRI控制器以用于利用分组数据采集来执行对象的时间分辨MR成像的指令。所述存储指令被配置成调适MRI控制器以对k空间的第一区域内的数据点群组进行采样。所述第一区域包括中心子区域和第一周边子区域。所述存储指令被进一步配置成调适MRI控制器以对k空间的第二区域内的数据点群组进行采样。所述第二区域包括所述中心子区域和不同于所述第一周边子区域的第二周边子区域。
根据本发明的一个实施例，针对所述数据点群组中的每一个，在对所述群组采样之前将预备脉冲发送到所述对象中；以及所述存储指令被进一步配置成调适所述MRI控制器以：针对所述数据点群组中的每一个，当所述对象的信号特性在通过所述预备脉冲变更之后处于所要水平时对所述群组内的关键数据点进行采样，所述预备脉冲在所述群组的采样之前发送，所述关键数据点是最靠近所述k空间的中心的群组的数据点。
根据本发明的一个实施例，至少部分地基于界定采集窗口的触发信号来对所述数据点群组中的每一个进行采样，在所述采集窗口期间对所述群组内的一个或多个数据点进行采样。
附图说明
通过参考附图阅读以下非限制性实施例的描述，将更好地理解本发明，在以下附图中：
图1是根据本发明的实施例的示范性MRI系统的框图；
图2是图1的MRI系统的磁体组件的示意性横截面图；
图3是根据本发明的实施例的图1的MRI系统的k空间的图；
图4是根据本发明的实施例的描绘通过图1的MRI系统对图3的k空间进行采样的时间线；
图5是根据本发明的实施例的描绘通过图1的MRI系统对图3的k空间的区域进行采样的图；
图6是根据本发明的实施例的描绘预备脉冲对通过图1的MRI系统成像的对象的信号特性的影响的时间线，其中所述预备脉冲通过图1的MRI系统的磁体组件发送到对象中；以及
图7是根据本发明的实施例通过图1的MRI系统的MRI控制器所接收的触发信号的图。
具体实施方式
以下将详细参照本发明的示范性实施例，在附图中示出其实例。在任何可能的情况下，贯穿各图使用的相同附图标记表示相同或相似的部分，而不再进行重复描述。
如本文所使用，术语“大体上”、“总体上”和“约”指示：相对于适合实现部件或组件的功能性目的的理想的所要条件，在可合理地实现的制造和组装公差内的条件。如本文所使用，“电连接”、“电性连接”、“电子通信”和“电通信”意指所提及的元件直接或间接连接，使得电流可从一个元件流动到另一个元件。连接可包括直接导电连接、电感连接、电容连接和/或任何其它合适的电连接，所述导电连接即没有居间的电容、电感或有源元件。可存在居间部件。
此外，虽然相对于独立MRI系统描述了本文公开的实施例，但应理解，本发明的实施例可适用于并入有例如PET/MRI的MRI技术的其它成像系统。此外，如应了解，涉及成像系统的本发明的实施例可用来一般性地分析组织，且不限于人体组织。
现参考图1，示出并入有本发明的实施例的MRI系统10的主要部件。系统10的操作从操作者控制台12进行控制，所述操作者控制台包括键盘或其它输入装置14、控制面板16和显示屏18。控制台12通过链路20与单独的计算机系统22通信，所述计算机系统使操作者能够在显示屏18上控制图像的产生和显示。计算机系统22包括彼此通过背板24通信的多个模块。这些模块包括图像处理器模块26、CPU模块28和存储器模块30，所述存储器模块可包括用于存储图像数据阵列的帧缓冲器。计算机系统22通过高速串行链路34与单独的系统控制件或控制单元32通信。输入装置14可包括鼠标、操纵杆、键盘、轨迹球、触摸激活屏、光棒、语音控制或任何类似或等效的输入装置，且可用于交互的几何指令。计算机系统22和MRI系统控制件32共同形成“MRI控制器”36。
MRI系统控制件32包括通过背板38连接在一起的一组模块。这些模块包括CPU模块40和脉冲发生器模块42，所述脉冲发生器模块通过串行链路44连接到操作者控制台12。系统控制件32通过链路44从操作者接收指示要执行的扫描序列的命令。脉冲发生器模块42操作系统部件以执行所要扫描序列，且产生指示所产生的RF脉冲的时序、强度和形状以及数据采集窗口的时序和长度的数据。脉冲发生器模块42连接到一组梯度放大器46，以指示在扫描期间产生的梯度脉冲的时序和形状。脉冲发生器模块42也可接收来自生理采集控制器48的患者数据，所述生理采集控制器从连接到患者的多个不同传感器接收信号，例如来自附接到患者的电极的ECG信号。且最后，脉冲发生器模块42连接到扫描室接口电路50，所述扫描室接口电路从与患者和磁体系统的状况相关联的各种传感器接收信号。患者定位系统52还通过扫描室接口电路50接收命令以将患者移动到用于扫描的所要位置。
脉冲发生器模块42操作梯度放大器46以实现在扫描期间产生的梯度脉冲的所要时序和形状。通过脉冲发生器模块42产生的梯度波形应用于梯度放大器系统46，所述梯度放大器系统具有Gx、Gy和Gz放大器。每个梯度放大器激发梯度线圈组件中总体上表示为54的对应物理梯度线圈，以产生用于在空间上对采集的信号进行编码的磁场梯度。梯度线圈组件54形成磁体组件56的部分，所述磁体组件还包括偏振磁体58(其在操作中提供由磁体组件56围封的贯穿靶容积60的均匀纵向磁场B0)和全身(发送和接收)RF线圈62(其在操作中提供贯穿靶容积60的大体上垂直于B0的横向磁场B1)。
由患者体内激发的核发射的所得信号可被同一RF线圈62感测到并通过发送/接收开关64连接到前置放大器66。在收发器68的接收机区段中对放大器MR信号进行解调、滤波和数字化。发送/接收开关64由来自脉冲发生器模块42的信号控制，以在发送模式期间将RF放大器70电连接到RF线圈62，且在接收模式期间将前置放大器66连接到RF线圈62。发送/接收开关64还可使单独的RF线圈(例如，表面线圈)能够在发送或接收模式下使用。
由RF线圈62拾取的MR信号通过收发器模块68进行数字化并传递到系统控制件32中的存储器模块72。当存储器模块72中已采集到原始k空间数据的阵列(图3中的74)时，扫描完成。将此原始k空间数据重新排列成单独的k空间数据阵列以用于将重建的每个图像，且将这些数据阵列中的每一个输入到阵列处理器76，所述阵列处理器操作用于将数据傅里叶变换(Fourier transform)成图像数据阵列。将此图像数据通过串行链路34传送到计算机系统22，在那里存储在存储器30中。响应于从操作者控制台12接收到的命令，此图像数据可存档在长期存储装置中，或可由图像处理器26进一步处理且被传送到操作者控制台12，并且呈现在显示器18上。
现参考图2，示出根据本发明的实施例的磁体组件56的示意性侧面正视图。磁体组件56是具有中心轴线78的圆柱形形状。磁体组件56包括低温恒温器80和一个或多个径向对齐的纵向间隔开的超导线圈82。超导线圈82能够承载大电流，且被设计成在患者/靶容积60内产生B0场。如应了解，磁体组件56还可包括围绕低温恒温器80的终端屏蔽件和真空容器(未示出)，以便帮助将低温恒温器80与由MRI系统(图1中的10)的其余部分产生的热隔离。磁体组件56还可包括例如盖、支撑件、悬挂构件、端盖、托架等其它元件(未示出)。虽然图1和2所示的磁体组件56的实施例利用圆柱形拓扑结构，但应理解，可使用除了圆柱形之外的拓扑结构。举例来说，对合开放式MRI系统中的平坦几何形状也可以利用下文描述的本发明的实施例。如进一步在图2中所示，对象/患者/成像目标84插入磁体组件56中。
现参考图3，示出k空间74的表示，其包括排列成形成具有中心87的阵列的行和列的多个数据点86。虽然图3将k空间74描绘为二维(“2D”)阵列，但应理解，k空间74可以是三维或更多维的。数据点86表示RF线圈62所接收的由激发的核发射的信号的值，例如，每个数据点86表示回波。举例来说，如图3中所示，数据点86中的每一个可表示RF线圈62在T/R处接收的梯度回波。如应了解，MRI控制器36通过每次对k空间74的一个或多个区域进行采样来填充k空间74。换句话说，MRI控制器引导磁体组件56，即梯度线圈56和/或RF线圈62，来对成像目标/患者84的对应于MRI控制器36打算填充的k空间74的区域的一个或多个区域进行赋能和感测。确切地说，且如下文将更详细地解释，本发明的实施例对k空间74的周边子区域进行欠采样，同时对k空间74的中心子区域进行重复采样。
举例来说，图4中示出表示随着时间推移从t0到t∞对k空间74进行采样的时间线，其中t0是MRI扫描程序的开始，且t∞是MRI扫描程序的结束。如图4中所示，k空间74的基线88可通过MRI控制器36获得。基线88可以是对整个k空间74的采样。
一旦获得基线88，可在tc处将例如钆的对比剂90注入对象84中。
在注入对比剂90之后，MRI控制器36接着在ts1处对第一区域92进行采样。如图4中所示，第一区域92包括中心子区域94和第一周边子区域96。中心子区域94包括在离k空间74的中心87(图3)界定距离处和/或在所述中心界定距离内的数据点86，所述中心子区域在本文中也称为“中心k空间”。第一周边子区域96包括不在中心子区域94内的数据点86。
接着在ti1处，MRI控制器36可至少部分地基于基线88、中心子区域94和第一周边子区域96中的至少一个来计算k空间74中未包括在第一区域96中的区域。如应理解，MRI控制器36可使用各种插值方法来填补未采样/未包括在第一区域92中的数据点86，以便产生第一相98，例如k空间74的一个版本，其中已通过采样和/或插值对所有数据点86指定了值。
MRI控制器36接着在ts2处对第二区域100进行采样。如进一步在图4中所示，第二区域100包括中心子区域94和不同于第一周边子区域96的第二周边子区域102。换句话说，第二周边子区域102包括不在中心子区域94内或第一周边子区域96内的数据点86。
在已对第二区域100采样之后，MRI控制器36可接着在ti2处至少部分地基于基线88、中心子区域94和第二周边子区域102中的至少一个来计算k空间74中未包括在第二区域100中的区域。如应理解，MRI控制器36可使用与用以计算第一相98的插值方法相似的插值方法来更新和/或填补未采样/未包括在第二区域100中的数据点86。此类插值继而产生/生成第二相104，例如k空间74的与第一相98相似但具有已更新数据点86的另一版本。
如应了解，MRI控制器36可继续对额外区域进行采样，其中每个区域包括中心子区域94和不同于所有其它周边子区域的周边子区域。MRI控制器36还可在对每个额外区域采样之后计算额外相。举例来说，在实施例中，MRI控制器36可对三个或更多个区域进行采样并且计算三个或更多个相。在已采样给定数目的区域且已计算给定数目的相之后，MRI控制器36可接着基于最后产生的相来生成一个或多个图像。因此，所述一个或多个图像至少部分地基于第一区域、第二区域等。如应了解，在实施例中，MRI控制器36可利用基线88产生/生成用于后续图像减影的蒙片，即，由MRI控制器36生成的一个或多个图像可至少部分地基于蒙片。此外，所生成的图像可以是静态图像和/或形成移动图像的帧。
转到图5，示出k空间74的包括中心子区域94和周边子区域108的区域106。如应理解，区域106表示通过MRI控制器36采样的第一区域92、第二区域100和/或额外区域。类似地，周边子区域108表示通过MRI控制器36采样的区域的第一周边子区域96、第二周边子区域102和/或额外周边子区域。由此，在实施例中，MRI控制器36可通过对区域106内的数据点86的一个或多个群组110、112进行采样来对区域106采样，且对于每个群组110、112，MRI控制器36可在对群组110、112进行采样之前将预备脉冲发送到目标/患者/对象84中。如应了解，群组110、112可以是区域106内的数据点86的连续片段/轨迹和/或是区域106内的数据点86的非连续集合。群组110、112可包括仅周边子区域108内、仅中心子区域94内的数据点86，和/或周边子区域108和中心子区域94两者内的数据点86的混合。此外，预备脉冲可以是脂肪抑制脉冲、反转恢复脉冲、饱和脉冲、导航脉冲、扩散脉冲和/或任何其它类型的预备脉冲。
如进一步在图5中所示，群组110、112中的每一个包括关键数据点(对于群组110和112分别示为114和116)，所述关键数据点是群组110、112内最靠近k空间74的中心87的数据点86。由此，在实施例中，针对群组110、112中的每一个，MRI控制器36可在对象84的信号特性在通过预备脉冲变更之后处于所要水平时对群组110、112内的关键数据点114、116进行采样，所述预备脉冲在群组110、112的采样之前发送。如应理解，所要水平可以是空值，即，几近零信号发射，和/或通过预备脉冲可实现的信号特性的任何其它所要条件。
因此，现参考图6，示出展示预备脉冲对所述对象/患者84的信号特性(由箭头118表示)的影响的时间线，其从预备脉冲发送到对象/患者84中之前的时间tp0到信号特性118从预备脉冲的影响中完全恢复的时间tp∞。因此，MRI控制器36可在tpp处通过磁体组件56将预备脉冲发送到对象84中，这变更了信号特性118(通过将箭头118从tp0处的向上逆转到tpp处的向下来描绘)。如图6所示，在tpp处被预备脉冲影响/变更之后，信号特性118在从tpp到tp∞的时间段内恢复(通过线120描绘)。如进一步在图6中所示，信号特性118在沿着其通向tp∞处的完全恢复的路径的tpDL处达到所要水平(由线20与时间轴线的相交点表示)。
举例来说，在实施例中，MRI控制器36可在对区域106的第一群组110采样之前将脂肪抑制预备脉冲发送到对象84中，这继而致使对象84内的脂肪信号118逆转。MRI控制器36接着开始以使得MRI控制器36在和/或靠近tpDL处对第一群组110的第一关键数据点114进行采样的方式来对第一群组110内的数据点86进行采样。如应了解，在和/或靠近tpDL处对关键数据点114采样会得到其中脂肪信号118具有空值或近似空值的采样。MRI控制器36接着对第一群组110内的其余数据点86进行采样。在已对第一群组110采样之后，MRI控制器36接着在对区域106的第二群组112采样之前将另一脂肪预备脉冲发送到对象84中，这继而致使对象84内的信号118再次逆转。MRI控制器36接着开始以使得MRI控制器36在和/或靠近tpDL处对第二群组112的第二关键数据点116进行采样以使得脂肪信号118具有空值或近似空值的方式来对第二群组112内的数据点86进行采样。MRI控制器36接着对第二群组112内的其余数据点86进行采样。如应进一步理解，MRI控制器36可按类似方式对区域106的额外群组进行采样，直到区域106内的所有数据点86都被采样。一旦完成对区域106的采样，MRI控制器36继续以类似方式对任何其余的额外区域进行采样，如应理解，这会产生一个或多个脂肪抑制对比时间分辨图像。虽然相对于脂肪抑制预备脉冲描述了先前实例，但应理解，以上过程适用于其它类型的预备脉冲。举例来说，在实施例中，预备脉冲可以是应用于呼吸运动最小化的导航脉冲。
如应了解，为了确定对群组110、112中的数据点86采样的合适时序以使得在和/或靠近tpDL处对关键数据点114、116进行采样，在实施例中，MRI控制器36通过下述方式来确定每组数据点86的数目n回波：取用区域106内的数据点86的总数目ni除以预定的片段数目nseg的上限(上舍入到最近的整数)：n回波＝ceil(ni/nseg)。ni个数据点86可接着根据其kz值进行排序，这在实施例中可为降序。数据点86可接着被分成n回波集合，其中每个集合包括nseg个数据点86。数据点86可接着重新排序，使得每个群组110、112包括来自所有集合的数据点86，且使得来自每个集合的一个数据点86被指派到群组110、112。每个群组110、112可接着按kz值的降序进行采样。
此外，且现参考图5和7，在实施例中，可至少部分地基于触发信号122来对数据点86的群组110、112中的每一个进行采样。触发信号122可以是由MRI控制器36接收的呼吸门控信号、心脏门控信号和/或能够监测生理事件以相对于生理过程而同步数据采集的任何类型的信号。虽然图7将触发信号122描绘为模拟波，但应理解，触发信号122可以是包括数字波和/或方波的任何类型的信号。如图7所示，触发信号122可界定采集窗口124，在所述采集窗口期间对群组110、112内的关键数据点114、116等一个或多个数据点进行采样。采集窗口124可至少部分地基于沿着触发信号122设置的触发点126。在某些方面，MRI控制器36监测触发信号122以确定控制信号122何时到达触发点126，在该时间处，MRI控制器36开始对数据点86的群组110、112进行采样。可选择触发点126，使得在采集窗口124期间所采样的数据点86在与触发信号122的区域有关的所要时间处被采样。
举例来说，在触发信号122是呼吸门控信号的实施例中，可沿着触发信号122设置/选择触发点126，使得采集窗口124居于患者84的身体峰值吸入位置的中央和/或附近，在图7中描绘为触发信号122的极大值，且使得特定的数据点86集合，例如群组110中在k空间87中心的某一距离内的数据点86，由MRI控制器36在采集窗口124内进行采样。换句话说，触发点126可设置在触发信号122上以便启动对群组110的采样，使得在患者84的身体峰值吸入位置处对最靠近k空间87的中心的群组110的数据点86进行采样。如应了解，MRI控制器36则可随后以相同方式对额外群组112采样。
最后，还应理解，系统10可包括必要的电子件、软件、存储器、存储装置、数据库、固件、逻辑/状态机、微处理器、通信链路、显示器或其它视觉或音频用户接口、打印装置以及任何其它输入/输出接口，以执行本文所描述的功能和/或实现本文所描述的结果。举例来说，如先前所提及，所述系统可包括至少一个处理器和系统存储器/数据存储结构，所述系统存储器/数据存储结构可包括随机存取存储器(“RAM”)和只读存储器(“ROM”)。系统10的至少一个处理器可包括一个或多个常规的微处理器和一个或多个补充的协处理器，例如数学协处理器等。本文中论述的数据存储结构可包括磁性、光学和/或半导体存储器的适当组合，并且可包括例如RAM、ROM、闪存驱动器、例如压缩光盘等光盘和/或硬盘或硬盘驱动器。
另外，调适控制器以执行本文公开的方法的软件应用程序可从计算机可读媒体读取到所述至少一个处理器的主存储器中。如本文所使用，术语“计算机可读媒体”是指提供或参与提供指令到系统10的至少一个处理器(或本文所描述的装置的任何其它处理器)以供执行的任何媒体。此类媒体可采用许多形式，包括但不限于非易失性媒体和易失性媒体。非易失性媒体包括例如光学、磁性、或光磁性盘，例如存储器。易失性媒体包括动态随机存取存储器(DRAM)，其通常构成主存储器。常见形式的计算机可读媒体包括例如软盘、软磁盘、硬盘、磁带、任何其它磁性媒体、CD-ROM、DVD、任何其它光学媒体、RAM、PROM、EPROM或EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、FLASH-EEPROM、任何其它存储芯片或盒，或计算机可从中读取的任何其它媒体。
虽然在实施例中，软件应用程序中指令序列的执行会使至少一个处理器执行本文所描述的方法/过程，但硬连线电路可代替软件指令或与软件指令结合使用以实施本发明的方法/过程。因此，本发明的实施例不限于硬件和/或软件的任何具体组合。
还应理解，以上描述旨在用以说明而无限制性。举例来说，上文所描述的实施例(和/或其各方面)可彼此组合使用。另外，在不脱离本发明的范围的情况下，可进行许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。
举例来说，在实施例中，提供一种利用分组数据采集来执行对象的时间分辨MR成像的MRI系统。所述MRI系统包括MRI控制器，其与磁体组件电子通信且用来对k空间的第一区域内的数据点群组进行采样。所述第一区域包括中心子区域和第一周边子区域。所述MRI控制器进一步用来对所述k空间的第二区域内的数据点群组进行采样。所述第二区域包括所述中心子区域和不同于所述第一周边子区域的第二周边子区域。在某些实施例中，所述MRI控制器进一步用来对k空间中的三个或更多个区域内的数据点群组进行采样，所述三个或更多个区域中的每一个包括所述中心子区域和不同于其它周边子区域的周边子区域。在某些实施例中，针对数据点群组中的每一个，在对群组采样之前将预备脉冲发送到对象中。在某些实施例中，所述MRI控制器进一步用来：针对数据点群组中的每一个，当对象的信号特性在通过预备脉冲变更之后处于所要水平时对群组内的关键数据点进行采样，所述预备脉冲在群组的采样之前发送，所述关键数据点是最靠近k空间中心的群组的数据点。在某些实施例中，在采样之前针对数据点群组中的每一个而发送到对象中的预备脉冲是以下中的至少一个：脂肪抑制脉冲、反转恢复脉冲、饱和脉冲、导航脉冲、扩散脉冲以及标记脉冲。在某些实施例中，至少部分地基于界定采集窗口的触发信号来对数据点群组中的每一个进行采样，在所述采集窗口期间对群组内的一个或多个数据点进行采样。在某些实施例中，触发信号是呼吸门控信号和心脏门控信号中的至少一个。在某些实施例中，所述MRI控制器进一步用来在将对比剂注入到对象中之前通过磁体组件获得k空间的基线，在注入对比剂之后对数据点群组进行采样。在某些实施例中，所述MRI控制器进一步用来在对第二区域内的数据点群组采样之前至少部分地基于基线、中心子区域和第一周边子区域中的至少一个计算未包括在第一区域中的k空间区域。在某些实施例中，所述MRI控制器进一步用来在对第二区域内的数据点群组采样之后至少部分地基于基线、中心子区域和第二周边子区域中的至少一个计算未包括在第二区域中的k空间区域。在某些实施例中，MRI控制器进一步用来：至少部分地基于基线来生成蒙片；以及至少部分地基于第一区域、第二区域和蒙片来生成一个或多个图像。
其它实施例提供一种用于利用分组数据采集来执行对象的时间分辨MR成像的方法。所述方法包括对k空间的第一区域内的数据点群组进行采样。所述第一区域包括中心子区域和第一周边子区域。所述方法进一步包括对所述k空间的第二区域内的数据点群组进行采样。所述第二区域包括所述中心子区域和不同于所述第一周边子区域的第二周边子区域。在某些实施例中，所述方法进一步包括对k空间中的三个或更多个区域内的数据点群组进行采样，所述三个或更多个区域中的每一个包括所述中心子区域和不同于其它周边子区域的周边子区域。在某些实施例中，所述方法进一步包括：针对数据点群组中的每一个，在对群组采样之前将预备脉冲传送到对象中。在某些实施例中，所述方法进一步包括：针对数据点群组中的每一个，当对象的信号特性在通过预备脉冲变更之后处于所要水平时对群组内的关键数据点进行采样，所述预备脉冲在群组的采样之前发送，所述关键数据点是最靠近k空间中心的群组的数据点。在某些实施例中，在采样之前针对数据点群组中的每一个而发送到对象中的预备脉冲是以下中的至少一个：脂肪抑制脉冲、反转恢复脉冲、饱和脉冲、导航脉冲、扩散脉冲以及标记脉冲。在某些实施例中，至少部分地基于界定采集窗口的触发信号来对数据点群组中的每一个进行采样，在所述采集窗口期间对群组内的一个或多个数据点进行采样。在某些实施例中，触发信号是呼吸门控信号和心脏门控信号中的至少一个。在某些实施例中，所述方法进一步包括在将对比剂注入对象中之前获得k空间的基线。在此类实施例中，对数据点群组的采样发生在注入对比剂之后。在某些实施例中，所述方法进一步包括在对第二区域内的数据点群组采样之前至少部分地基于基线、中心子区域和第一周边子区域中的至少一个来计算未包括在第一区域中的k空间区域。在某些实施例中，所述方法进一步包括在对第二区域内的数据点群组采样之后至少部分地基于基线、中心子区域和第二周边子区域中的至少一个来计算未包括在第二区域中的k空间区域。在某些实施例中，所述方法进一步包括：至少部分地基于基线来生成蒙片；以及至少部分地基于第一区域、第二区域和蒙片来生成一个或多个图像。
而另外的其它实施例提供一种非暂时性计算机可读媒体，其存储被配置成调适MRI控制器以利用分组数据采集来执行对象的时间分辨MR成像的指令。所述存储指令被配置成调适MRI控制器以对k空间的第一区域内的数据点群组进行采样。所述第一区域包括中心子区域和第一周边子区域。所述存储指令被进一步配置成调适MRI控制器以对k空间的第二区域内的数据点群组进行采样。所述第二区域包括所述中心子区域和不同于所述第一周边子区域的第二周边子区域。在某些实施例中，针对数据点群组中的每一个，在对群组采样之前将预备脉冲发送到对象中。在此类实施例中，所述存储指令被进一步配置成调适MRI控制器以：针对数据点群组中的每一个，当对象的信号特性在通过预备脉冲变更之后处于所要水平时对群组内的关键数据点进行采样，所述预备脉冲在群组的采样之前发送，所述关键数据点是最靠近k空间中心的群组的数据点。在某些实施例中，至少部分地基于界定采集窗口的触发信号来对数据点群组中的每一个进行采样，在所述采集窗口期间对群组内的一个或多个数据点进行采样。
因此，如应了解，通过在对周边子区域中的每一个进行采样的同时对中心子区域进行重复采样，本发明的一些实施例提供一种并入有预备脉冲而无例如额外扫描采集等显著额外负担的MRI扫描程序。由此，本发明的一些实施例提供一种将数据点采样分段为更小“块”的架构，继而提供所述“块”以用于门控采集，例如心脏门控和/或呼吸门控。
此外，本发明的一些实施例免于需要利用更具限制性的抑制不合需要的信号的现有技术方法，即，依赖时间分辨采集的迪克森型脂/水分离。由此，一些实施例可提供高达MRI系统最高成像能力的想象矩阵，例如1024/1024。此外，本发明的一些实施例可具有约5.5ms的TR，如应了解，这是对通常具有约7.3ms的TR的传统系统的改进。
更进一步，本发明的一些实施例通过使分段的轨迹能够用于导航扫描、呼吸门控扫描和/或心脏门控扫描而提供更可靠的门控采集。一些实施例还可提供对亮的脂肪信号和/或其它不合需要的组织信号的抑制，这继而可减小来自此类组织信号的运动污染。由此，本发明的一些实施例可将时间分辨成像与压缩感测组合，这继而提高在看到图像退化之前所使用的最大所允许的压缩感测倍数，例如1.5。因此，在一些实施例中，中心子区域中包括的数据点可在区域之间各有不同。换句话说，在一些实施例中，在一个或多个区域上可以不同方式对中心子区域进行采样。
另外，虽然本文所描述的材料的尺寸和类型旨在界定本发明的参数，但其绝非是限制性的，而是示范性实施例。所属领域的技术人员在查阅以上描述后将会明白许多其它实施例。因此，本发明的范围应参考所附权利要求书以及此类权利要求被赋予的等效物的完整范围而确定。在所附权利要求书中，用语“包括”和“其中”用作相应用语“包含”和“在其中”的简明等效用语。此外，在所附权利要求书中，例如“第一”、“第二”、“第三”、“上部”、“下部”、“底部”、“顶部”等用语只用作标记，而并非意图对其对象施加数字或位置要求。此外，所附权利要求书的限制并未按照装置加功能格式编写，且并非旨在如此解释，除非此类权利要求限制明确使用短语“用于…的装置”加上功能而无其它结构的陈述。
此书面描述用实例来公开本发明的若干实施例，包括最佳模式，并且还使所属领域的一般技术人员能够实践所述发明实施例，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。本发明的可获专利的范围由权利要求界定，并且可包括所属领域的一般技术人员所想到的其他实例。如果此类其它实例具有并非不同于权利要求书的字面语言的结构要素，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差异的等效结构要素，那么它们既定在权利要求范围内。
如本文所使用，以单数形式叙述并且跟在词语“一”或“一个”后的元件或步骤应理解为不排除复数个所述元件或步骤，除非明确陈述此类排除。此外，对本发明的“一个实施例”的提及并非旨在被解释为排除同样并入有所述特征的其它实施例的存在。此外，除非明确地陈述为相反情况，否则“包括”或“具有”带有特定特性的一个元件或多个元件的实施例可包括不带有所述特性的其它此类元件。
由于可以在上述发明中做出某些改变，因此在不脱离本文所涉及的发明的精神和范围的情况下，希望附图中所示的以上描述的所有主题仅应解释为说明本文发明构思的实例，而不应被理解为限制本发明。

Claims (20)

1.一种用于利用分组数据采集来执行对象的时间分辨MR成像的MRI系统，包括：
MRI控制器，其与磁体组件电子通信且用来：
对k空间的第一区域内的数据点群组进行采样，所述第一区域包括中心子区域和第一周边子区域；
对所述k空间的第二区域内的数据点群组进行采样，所述第二区域包括所述中心子区域和不同于所述第一周边子区域的第二周边子区域；以及
针对所述数据点群组中的每一个群组，当所述对象的信号特性在通过预备脉冲变更之后处于期望水平时对所述群组内的关键数据点进行采样，所述预备脉冲在所述群组的采样之前发送到所述对象中，所述关键数据点是所述群组中最靠近所述k空间的中心的数据点。
2.根据权利要求1所述的MRI系统，其特征在于：所述MRI控制器进一步用来：
对所述k空间的三个或更多个区域内的数据点群组进行采样，所述三个或更多个区域中的每一个包括所述中心子区域和不同于其它周边子区域的周边子区域。
3.根据权利要求1所述的MRI系统，其特征在于：在采样之前针对所述数据点群组中的每一个群组而发送到所述对象中的所述预备脉冲是以下中的至少一个：脂肪抑制脉冲、反转恢复脉冲、饱和脉冲、导航脉冲、扩散脉冲以及标记脉冲。
4.根据权利要求1所述的MRI系统，其特征在于：至少部分地基于界定采集窗口的触发信号来对所述数据点群组中的每一个群组进行采样，在所述采集窗口期间对所述群组内的一个或多个数据点进行采样。
5.根据权利要求4所述的MRI系统，其特征在于：所述触发信号是呼吸门控信号和心脏门控信号中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的MRI系统，其特征在于：所述MRI控制器进一步用来：
在将对比剂注入到所述对象中之前通过所述磁体组件获得所述k空间的基线，在注入所述对比剂之后对所述数据点群组进行采样。
7.根据权利要求6所述的MRI系统，其特征在于：所述MRI控制器进一步用来：
在对所述第二区域内的所述数据点群组采样之前至少部分地基于所述基线、所述中心子区域和所述第一周边子区域中的至少一个来计算所述k空间的未包括在所述第一区域中的区域。
8.根据权利要求7所述的MRI系统，其特征在于：所述MRI控制器进一步用来：
在对所述第二区域内的所述数据点群组采样之后至少部分地基于所述基线、所述中心子区域和所述第二周边子区域中的至少一个来计算所述k空间的未包括在所述第二区域中的区域。
9. 根据权利要求6所述的MRI系统，其特征在于：所述MRI控制器进一步用来：
至少部分地基于所述基线而生成蒙片；以及
至少部分地基于所述第一区域、所述第二区域和所述蒙片而生成一个或多个图像。
10.一种用于利用分组数据采集来执行对象的时间分辨MR成像的方法，包括：
对k空间的第一区域内的数据点群组进行采样，所述第一区域包括中心子区域和第一周边子区域；
对所述k空间的第二区域内的数据点群组进行采样，所述第二区域包括所述中心子区域和不同于所述第一周边子区域的第二周边子区域；以及
针对所述数据点群组中的每一个群组，当所述对象的信号特性在通过预备脉冲变更之后处于期望水平时对所述群组内的关键数据点进行采样，所述预备脉冲在所述群组的采样之前发送到所述对象中，所述关键数据点是所述群组中最靠近所述k空间的中心的数据点。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：进一步包括：
对所述k空间的三个或更多个区域内的数据点群组进行采样，所述三个或更多个区域中的每一个包括所述中心子区域和不同于其它周边子区域的周边子区域。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：在采样之前针对所述数据点群组中的每一个群组而发送到所述对象中的所述预备脉冲是以下中的至少一个：脂肪抑制脉冲、反转恢复脉冲、饱和脉冲、导航脉冲、扩散脉冲以及标记脉冲。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：至少部分地基于界定采集窗口的触发信号来对所述数据点群组中的每一个群组进行采样，在所述采集窗口期间对所述群组内的一个或多个数据点进行采样。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：所述触发信号是呼吸门控信号和心脏门控信号中的至少一个。
15. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于：进一步包括：
在将对比剂注入到所述对象中之前获得所述k空间的基线；以及
其中对所述数据点群组的采样发生在注入所述对比剂之后。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于：进一步包括：
在对所述第二区域内的所述数据点群组采样之前至少部分地基于所述基线、所述中心子区域和所述第一周边子区域中的至少一个来计算所述k空间的未包括在所述第一区域中的区域。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：进一步包括：
在对所述第二区域内的所述数据点群组采样之后至少部分地基于所述基线、所述中心子区域和所述第二周边子区域中的至少一个来计算所述k空间的未包括在所述第二区域中的区域。
18. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于：进一步包括：
至少部分地基于所述基线而生成蒙片；以及
至少部分地基于所述第一区域、所述第二区域和所述蒙片而生成一个或多个图像。
19.一种非暂时性计算机可读媒体，其存储被配置成调适MRI控制器以用于利用分组数据采集执行对象的时间分辨MR成像的指令以进行以下操作：
对k空间的第一区域内的数据点群组进行采样，所述第一区域包括中心子区域和第一周边子区域；
对所述k空间的第二区域内的数据点群组进行采样，所述第二区域包括所述中心子区域和不同于所述第一周边子区域的第二周边子区域；以及
针对所述数据点群组中的每一个群组，当所述对象的信号特性在通过预备脉冲变更之后处于期望水平时对所述群组内的关键数据点进行采样，所述预备脉冲在所述群组的采样之前发送到所述对象中，所述关键数据点是所述群组中最靠近所述k空间的中心的数据点。
20.根据权利要求19所述的非暂时性计算机可读媒体，
其特征在于：至少部分地基于界定采集窗口的触发信号来对所述数据点群组中的每一个群组进行采样，在所述采集窗口期间对所述群组内的一个或多个数据点进行采样。
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