CN111095011A - 利用归档的线圈灵敏度图的并行成像 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种磁共振成像系统(100、300、500)，包括：射频系统(114、116)，其包括用于采集来自对象(118)的成像磁共振数据(166)的多个线圈元件(114)。所述磁共振成像系统还包括用于存储机器可执行指令(160)的存储器(150)。所述存储器还存储成像脉冲序列命令(164)。所述成像脉冲序列命令被配置用于控制所述磁共振成像系统以根据选取的并行磁共振成像协议采集所述成像磁共振数据。所述磁共振成像系统还包括用于控制所述磁共振成像系统的处理器(144)。对所述机器可执行指令的运行使所述处理器：控制(200)所述磁共振成像系统以使用所述脉冲序列命令采集所述成像磁共振数据；并且根据选取的并行磁共振成像协议从所述成像磁共振数据重建(202)成像磁共振图像(168)。所述成像磁共振图像通过将所述成像磁共振数据、所述成像磁共振图像与成像线圈灵敏度图(162)之间的一致性最大化来重建。在重建所述成像磁共振图像之后，所述处理器将所述成像线圈灵敏度图存储(202)在所述存储器中。

Description

利用归档的线圈灵敏度图的并行成像
技术领域
本发明涉及磁共振成像，尤其涉及磁共振成像中的并行成像技术。
背景技术
大静态磁场由磁共振成像(MRI)扫描器使用以对齐原子的核自旋作为用于产生患者的身体内的图像的流程的一部分。该大静态磁场被称为B0场或主磁场。
空间编码的一个方法是使用磁场梯度线圈。通常，存在被用于在三个不同的正交方向上生成三个不同的梯度磁场的三个线圈。
在MRI扫描期间，由一个或多个发射器线圈生成的射频(RF)脉冲引起被称为B1的场。此外，施加的梯度场和B1场引起对有效局部磁场的扰乱。RF信号然后由核自旋发射并且由一个或多个接收器线圈检测。数据可以分离地由个体接收器线圈采集。根据针对个体接收器线圈中的每个的数据重建的图像可以使用如在期刊文章Pruessmann等人(1999)“SENSE:Sensitivity encoding for fast MRI”(Magn.Reson.Med.,42:952–962,doi:10.1002/(SICI)1522-2594(199911)42:5<952::AID-MRM16>3.0.CO；2-S)中所讨论的灵敏度编码(SENSE)磁共振成像技术组合为单幅图像或者图像数据。
美国专利申请公开US 2017/0237865公开了与使用包括以下各项的方法的MR扫描器合作执行的磁共振(MR)成像：(i)使用由MR扫描器执行的MR预扫描采集用于多个射频线圈的灵敏度图；(ii)使用多个射频线圈和MR扫描器采集MR成像数据集；并且(iii)使用采用灵敏度图和针对采集(i)与采集(ii)之间的对象运动的校正的部分并行图像重建来重建MR成像数据集。
在arXiv:1706.09780处可用的H.Ch.M.Holme等人的文章“Enlive:an efficientnon-linear method for calibration-less and robust parallel imaging”提出通过解决规则化非线性优化问题恢复图像和线圈灵敏度轮廓形式测量结果两者。
发明内容
本发明在独立权利要求中提供一种磁共振成像系统、一种计算机程序产品和一种方法。在从属权利要求中给定实施例。
并行磁共振成像协议是使用线圈灵敏度图或矩阵以便重建磁共振图像的磁共振成像协议。在本文中，术语并行磁共振成像协议和并行成像协议可交换地使用。对于一些协议，所述线圈灵敏度图在所述磁共振数据的采集之前或之后分离地测量。在其他并行成像协议中，通过将重建图像、磁共振数据与线圈灵敏度之间的一致性最大化来确定所述线圈灵敏度图。并行成像协议的范例是SENSE或者类似SENSE的磁共振成像协议。
在一些范例中，本发明的实施例可以被用于提供已经通过将上文所提到的重建图像、磁共振数据与线圈灵敏度图之间的一致性最大化优化的成像线圈灵敏度图。实施例还可以存储该优化线圈灵敏度图。这可以例如有用于利用其他并行成像协议未来使用。
在一个方面中，本发明提供一种磁共振成像系统，包括射频系统，其包括用于采集来自对象的成像磁共振数据的多个线圈元件。成像磁共振数据是磁共振数据。术语成像磁共振数据之前的成像是指示特定磁共振数据的标签。射频系统可以包括发射器、接收器和/或收发器和多个线圈元件。所述多个线圈元件可以被用于在独立信道上发送和/或接收射频信号。
所述磁共振系统还包括用于存储机器可执行指令的存储器。所述存储器还存储成像脉冲序列命令。所述成像脉冲序列命令被配置用于控制所述磁共振成像系统以根据成像并行磁共振成像协议采集成像磁共振数据。所述成像脉冲序列命令是脉冲序列命令。术语成像脉冲序列命令之前的成像是指示特定脉冲序列命令的标签。选取的并行磁共振成像协议是并行成像协议。如本文所使用的线圈灵敏度图也可以被称为线圈灵敏度矩阵。
存在导出或者采集线圈灵敏度图的若干不同方式。在一种方法中，低分辨率图像针对多个线圈元件中的每个被采集并且然后与参考图像(诸如全身线圈图像)进行比较。这些线圈灵敏度图或矩阵然后可以被用于重建针对并行成像协议的图像。所述线圈灵敏度图可以使用被成像的对象测量，或者其能够已经使用体模先前采集。例如，在系统安装、制造或者服务期间。
还存在采集对于在采集如上文所提到的数据的过程期间确定线圈灵敏度所需要的数据的其他类型的并行成像协议。这样的方法还被指代为自动校准并行成像协议。
所述磁共振成像系统包括用于控制所述磁共振成像系统的处理器。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器控制所述磁共振成像系统以使用所述脉冲序列命令采集所述成像磁共振数据。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器根据所述选取的并行磁共振成像协议从所述成像磁共振数据重建成像磁共振图像。通过将所述成像磁共振数据、所述成像磁共振图像与成像线圈灵敏度图之间的一致性最大化来重建所述成像磁共振图像。所述处理器然后将所得到的成像线圈灵敏度图存储在所述存储器中以用于未来使用。由于所述成像线圈灵敏度图可以比在所述并行成像协议之前已经测量的线圈灵敏度图更准确，因而这可以是有利的。当迭代重建被用于生成自相一致的成像线圈灵敏度图时，这是特别有益的。
在特定范例中，所述成像磁共振图像使用迭代最小二乘算法重建。在一个变型中，所述迭代最小二乘算法被配置用于在所述成像磁共振图像的重建期间将要么预先存在的线圈灵敏度图要么归档的线圈灵敏度图优化为所述成像线圈灵敏度图。在另一变型中，所述成像线圈灵敏度图全部通过迭代过程确定，其中，所述成像磁共振图像通过迭代地将所述成像磁共振数据、所述成像磁共振数据与成像线圈灵敏度图之间的一致性最大化来重建。本发明利用可以用作用于优化的一致图像和线圈灵敏度的重建的起始点的一个或多个存储的线圈灵敏度轮廓。所述归档的线圈灵敏度可以是更好的起始点。此外，归档的线圈灵敏度轮廓可以通过在元数据基础上查询数据库检索，其使能来自已经表现为与磁共振图像一致的线圈灵敏度的选择。在本发明的另外的方面(权利要求8)中，另外的磁共振图像可以根据另一磁共振数据重建，同时采用“属于”先前选择的并行成像协议的线圈灵敏度。即，在实现了一致对时，本发明的该方面涉及保持先前已经可用的线圈灵敏度轮廓。本发明的洞察在于，与一个并行成像协议一致的线圈灵敏度轮廓也可以在根据不同并行成像协议从磁共振数据重建磁共振图像中有用。
在另一实施例中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器控制所述磁共振成像系统以根据另外的并行磁共振成像协议使用另外的脉冲序列命令采集另外的磁共振数据。另外的并行磁共振成像协议是并行磁共振成像协议。术语“另外”是将其与选取的并行磁共振成像协议区分的标签。在一些范例中，另外的并行磁共振成像协议与选取的并行磁共振成像协议相同，然而，不存在针对这为真的要求。另外的并行磁共振成像协议和选取的并行磁共振成像协议可以是不同的。即，另外的磁共振图像可以根据另外的磁共振数据重建，同时采用“属于”先前选择的并行成像协议的线圈灵敏度。即，在已经实现了一致对时，本发明的该方面涉及保持先前已经可用的线圈灵敏度轮廓。本发明的洞察在于，与一个并行成像协议一致的线圈灵敏度轮廓也可以在根据不同并行成像协议从磁共振数据重建磁共振图像中有用。
对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器根据另外的并行磁共振成像协议使用所述成像线圈灵敏度图从另外的磁共振数据重建另外的磁共振图像。该实施例可以是有益的，因为自相一致的成像线圈灵敏度图可以至少部分地用于另外的磁共振图像的重建。
在另一实施例中，所述成像磁共振图像是使用生成针对虚拟线圈元件的线圈灵敏度数据的快速通道组合方法重建的。对所述机器可执行指令的运行使所述处理器存储针对所述虚拟线圈元件的线圈灵敏度数据和描述将所述线圈灵敏度数据包括在所述存储器中的元数据。该实施例可以是有益的，因为其可以使得能够重新使用所述虚拟线圈元件和其线圈灵敏度数据。
在另一实施例中，选取的并行成像磁共振成像协议是自动校准并行成像协议。
在另一实施例中，所述自动校准并行成像协议是GRAPPA类型磁共振成像协议。
在另一实施例中，所述自动校准并行成像协议是eSPIRiT类型磁共振成像协议。
在另一实施例中，所述存储器还包含用于根据线圈灵敏度校准磁共振成像协议采集线圈灵敏度磁共振数据的校准脉冲序列命令，其中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器利用所述校准脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统以采集所述线圈灵敏度磁共振数据。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器根据所述线圈灵敏度磁共振数据重建所测量的线圈灵敏度图。所述成像线圈灵敏度图是根据所测量的线圈灵敏度图导出的。
在另一实施例中，所述存储器还包含描述所述多个线圈元件的线圈灵敏度的归档的线圈灵敏度图。所述成像线圈灵敏度图是根据归档的线圈灵敏度图导出的。
在另一实施例中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器接收描述所述成像磁共振图像中的伪影的图像质量指示器。只要所述图像质量指示器高于所选择的阈值，所述成像线圈灵敏度图就被存储在所述存储器中。所述处理器可以在所述成像磁共振图像的重建期间访问所述存储器并且检索归档的线圈灵敏度图。
在另一实施例中，所述存储器还包含数据库。如本文所使用的数据库涵盖可以有用于响应于查询而返回数据的程序、数据或文件源。所述数据库例如可以被配置用于搜索特定数据或者甚至最接近于用于所述数据库中的元素的搜索准则的数据。例如，所述数据库可以是其中特定数据已经响应于特定查询的SQL类型数据库。在其他范例中，所述数据库可以使用聚类类型算法以确定最近元素或元素以返回。所述数据库包括来自多个线圈灵敏度图的条目。所述数据库包括针对所述多个线圈灵敏度图中的每个的元数据条目。所述数据库被配置用于搜索针对所述线圈灵敏度图中的每个的元数据条目。所述元数据可以例如描述当所述多个线圈灵敏度图被采集时的采集状况。
对所述机器可执行指令的运行还包括接收描述所述成像磁共振数据的采集的一个或多个选择准则。所述一个或多个选择准则的接收可以例如从显示器或者用户接口接收。在其他范例中，所述一个或多个选择准则可以例如通过使用特定自动识别的线圈元件位置和/或扫描状况从磁共振成像系统自动接收。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器利用所述一个或多个选择准则查询所述数据库以检索归档的线圈灵敏度图。所述数据库被配置用于通过将所述选择准则与所述元数据进行比较来选择归档的线圈灵敏度图。该实施例可以是有益的，因为其可以提供重新使用先前已经针对磁共振成像系统确定的线圈灵敏度图的模块。
在另一实施例中；所述元数据和/或所述一个或多个选择准则包括以下中的任一项：针对磁共振数据的视场、采集所述磁共振数据的偏心状况、针对所述磁共振成像系统的对象支撑物的对象支撑位置、针对包括所述多个线圈元件的磁共振成像线圈的线圈标识符或序列号、针对所述射频系统的射频系统标识符或序列号、所述对象的对象重量、所述对象的对象年龄、所述对象的对象体积、选定的解剖轮廓、针对所述磁共振数据的切片选择、针对所述成像磁共振数据的切片取向、针对所述成像并行磁共振成像协议的磁共振成像扫描协议类型、针对所述多个线圈元件或所述虚拟线圈元件配置的一个或多个天线元件取向或位置、针对所述磁共振成像系统的磁共振成像系统标识符或序列号、对象标识符、对象名称、及其组合。来自针对所述元数据和/或所述一个或多个选择准则的以上中的一个或多个的选择可以具有以下益处：其提供用于将先前采集的线圈灵敏度图分组并且将其重新使用在根据成像并行磁共振成像协议的新磁共振成像扫描中的模块。
在另一实施例中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器接收来自所述数据库的归档的线圈灵敏度图。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器根据所述成像并行磁共振成像协议使用归档的线圈灵敏度图中的每个从所述成像磁共振数据重建一组成像磁共振图像。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器从所述一组成像磁共振图像选择所述成像磁共振图像。在该范例中，从所述数据库检索超过一个线圈灵敏度图。所述多个归档的线圈灵敏度图然后各自被用于根据所述磁共振数据重建磁共振图像。然后可以选择来自具有最少伪影的一组成像磁共振图像的图像。这例如可以通过在显示器上显示所述一组成像磁共振图像并且接收输入或者通过使用自动算法执行。
在另一实施例中，所述成像磁共振图像通过从用户接口接收输入从所述一组成像磁共振图像选择。
在另一实施例中，所述成像磁共振图像通过接收来自伪影检测算法的选择从所述一组成像磁共振图像来选择。所述伪影检测算法可以例如寻找相同图像内的相同图像元素的接收。这可以例如能够自动识别所述成像磁共振图像的折叠。
在另一实施例中，归档的线圈灵敏度图描述从所述对象测量的线圈灵敏度。
在另一实施例中，归档的线圈灵敏度图描述未从所述对象测量的线圈灵敏度图或矩阵。
在另一实施例中，所述多个线圈元件中的每个包括基准标记。所述磁共振成像系统包括基准标记定位器。所述基准标记定位器可以以各种不同方式实施。例如，所述磁共振成像系统可以包含用于识别所述基准标记定位器的位置的一个或多个相机。在其他范例中，所述基准标记定位器可以例如是在所述磁共振数据中检测到的标记。已知材料的样本可以例如放置在所述多个线圈元件中的每个内。在其他范例中，调谐或者谐振RF电路可以位于然后在所述磁共振数据内识别的多个线圈元件中的每个内。
对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器通过控制所述基准标记定位器来确定所述多个线圈元件的一个或多个基准标记位置。所述一个或多个选择准则包括所述一个或多个基准标记位置。该实施例可以是有益的，因为其可以提供自动确定所述多个线圈元件相对于所述对象和/或被成像的对象的区域的位置的模块。这可以允许从所述数据库自动选择归档的灵敏度图。
在另一实施例中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器重建针对所述多个线圈元件中的每个的中间线圈图像。在并行成像磁共振协议期间，从所述多个线圈元件中的每个采集数据。来自所述多个线圈元件中的每个的该数据通常欠采样。然而，来自特定线圈元件的数据可以重建为图像。例如，重建图像中的磁共振数据的强度可以被用于相对于所述成像区定位所述线圈元件。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器根据每幅中间线圈图像确定线圈元件位置。所述一个或多个选择准则包括针对所述多个线圈元件中的每个的线圈元件位置。该实施例可以是有益的，因为其可以提供使用所述成像磁共振数据自动定位所述多个线圈元件的位置的模块。这然后可以被用于选择归档的线圈灵敏度图，其具有以与当前测量的配置类似的配置的多个线圈元件。
在另一方面中，本发明提供了一种包括用于处理器的机器可执行指令的计算机程序产品，所述处理器控制所述磁共振成像系统。所述磁共振成像系统包括射频系统，其包括用于采集来自对象的成像磁共振数据的多个线圈元件。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器控制所述磁共振成像系统以使用成像脉冲序列命令采集成像磁共振数据。所述成像脉冲序列命令被配置用于控制所述磁共振成像系统以根据成像并行磁共振成像协议采集所述成像磁共振数据。对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器根据所述成像磁共振数据重建成像磁共振图像。所述成像磁共振图像是通过将所述成像磁共振数据、所述成像磁共振图像与成像线圈灵敏度图之间的一致性最大化来重建的。对所述磁共振成像系统的运行还使所述处理器将所述成像线圈灵敏度图存储在所述存储器中。
在另一方面中，本发明提供一种操作磁共振成像系统的方法。所述磁共振成像系统包括射频系统，其包括用于采集来自对象的成像磁共振数据的多个线圈元件。所述方法包括控制所述磁共振成像系统以使用成像脉冲序列命令采集所述成像磁共振数据。所述成像脉冲序列命令被配置用于控制所述磁共振成像系统以根据成像并行磁共振成像协议采集所述成像磁共振数据。所述方法还包括根据所述成像并行磁共振成像协议从所述成像磁共振数据重建图像磁共振图像。所述成像磁共振图像是通过将所述成像磁共振数据、所述成像磁共振图像与成像线圈灵敏度图之间的一致性最大化来重建的。对所述磁共振成像系统的运行还使所述处理器将所述成像线圈灵敏度图存储在所述存储器中。
应当理解，可以组合本发明的前述实施例中的一个或多个，只要组合的实施例不是相互排斥的。
如本领域的技术人员将认识到的，本发明的各个方面可以实现为装置、方法或计算机程序产品。相应地，本发明的各个方面可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、常驻软件、微代码等)或组合软件和硬件方面的实施例(在本文中总体上全部可以被称为“电路”、“模块”或“系统”)的形式。此外，本发明的各个方面可以采取实现在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，所述一个或多个计算机可读介质具有实现在其上的计算机可执行代码。
可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。所述计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。本文使用的“计算机可读存储介质”涵盖任何可以存储可由计算设备的处理器执行的指令的有形存储介质。可以将计算机可读存储介质称为计算机可读非暂态存储介质。也可以将计算机可读存储介质称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还可以能够存储可以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、闪速存储器、USB拇指驱动器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、光盘、磁光盘以及处理器的寄存器文件。光盘的范例包括压缩盘(CD)和数字通用盘(DVD)，例如，CD-ROM、CD-RW、CD-R、DVD-ROM、DVD-RW或DVD-R盘。术语计算机可读存储介质还指能够经由网络或通信链路由计算机设备访问的各种类型的记录介质。例如，可以在调制调解器、因特网或局域网上检索数据。可以使用任何适当介质发送实现在计算机可读介质上的计算机可执行代码，所述任何适当介质包括但不限于无线的、有线的、光纤线缆的、RF等或者前面的任何合适的组合。
计算机可读信号介质可以包括具有实现在其中的计算机可执行代码的传播的数据信号，例如，在基带中或作为载波的部分。这样的传播的信号可以采取任何各种形式，包括但不限于电磁的、光学的或它们的任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是这样的任何计算机可读介质：不是计算机可读存储介质，并且能够传达、传播或传输由指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合使用的程序。
“计算机存储器”或“存储器”是计算机可读存储介质的范例。计算机存储器是可由处理器直接访问的任何存储器。“计算机存储设备”或“存储设备”是计算机可读存储介质的另外的范例。计算机存储设备可以是任何易失性或非易失性计算机可读存储介质。
如本文中所使用的“处理器”涵盖能够执行程序或机器可执行指令或计算机可执行代码的电子部件。对包括“处理器”的计算设备的引用应当被解读为能够包含多于一个的处理器或处理核。所述处理器可以例如是多核处理器。处理器也可以指在单个计算机系统之内的或分布在多个计算机系统之间的处理器的集合。术语计算设备也应当被解读为能够指每个包括一个或多个处理器的计算设备的集合或网络。计算机可执行代码可以由可以在相同的计算设备之内或甚至可以分布在多个计算设备之间的多个处理器来执行。
计算机可执行代码可以包括令处理器执行本发明的方面的机器可执行指令或程序。用于执行针对本发明的方面的操作的计算机可执行代码可以以一个或多个编程语言的任何组合来编写并且被编译为机器可执行指令，所述一个或多个编程语言包括诸如Java、Smalltalk、C++等的面向对象的编程语言以及诸如“C”编程语言或相似编程语言的常规过程性编程语言。在一些实例中，所述计算机可执行代码可以采取高级语言的形式或者采取预编译的形式并且结合在工作时生成机器可执行指令的解读器一起被使用。
所述计算机可执行代码可以完全在用户的计算机上、部分在用户的计算机上(作为独立的软件包)、部分在用户的计算机上并且部分在远程计算机上、或完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情形下，所述远程计算机可以通过包括局域网(LAN)或广域网(WAN)的任何类型的网络连接到用户的计算机，或者可以(例如，通过使用因特网服务提供商的因特网)对外部计算机进行连接。
参考根据本发明的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图、图示和/或方框图来描述本发明的方面。应理解，当可应用时，能够通过采取计算机可执行代码的形式的计算机程序指令来实施流程图、图示和/或方框图的方框的每个方框或部分。还应理解，当互不排斥时，可以组合不同流程图、图示和/或方框图中的方框的组合。这些计算机程序指令可以被提供给通用计算机、专用计算机或产生机器的其他可编程数据处理装置的处理器，使得经由计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建用于实施在流程图和/或一个或多个方框图框中指定的功能/动作的单元。
这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读介质中，所述计算机可读介质能够指引计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备以特定的方式来工作，使得在计算机可读介质中存储的指令产生包括实施在流程图和/或一个或多个方框图框中指定的功能/动作的指令的制品。
所述计算机程序指令还可以加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上，以令在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行一系列操作步骤，从而产生计算机实施的过程，使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于在流程图和/或一个或多个方框图框中指定的功能/动作的过程。
如本文所使用的“用户接口”是允许用户或操作人员与计算机或计算机系统交互的接口。“用户接口”还可以被称为“人机接口设备”。用户接口可以向操作人员提供信息或数据和/或从操作人员接收信息或数据。用户接口可以使得来自操作人员的输入能够被计算机接收并且可以从计算机向用户提供输出。换言之，所述用户接口可以允许操作人员控制或操控计算机，并且所述接口可以允许计算机指示操作人员的控制或操控的效果。显示器或图形用户接口上的数据或信息的显示是向操作人员提供信息的范例。通过键盘、鼠标、跟踪球、触摸板、指点杆、图形输入板、操纵杆、网络摄像头、耳机、踏板、有线手套、遥控器和加速度计对数据的接收全都是实现对来自操作人员的信息或数据的接收的用户接口部件的范例。
如本文所使用的“硬件接口”涵盖使得计算机系统的处理器能够与外部计算设备和/或装置交互和/或控制外部计算设备和/或装置的接口。硬件接口可以允许处理器将控制信号或指令发送到外部计算设备和/或装置。硬件接口也可以使得处理器能够与外部计算设备和/或装置交换数据。硬件接口的范例包括但不限于：通用串行总线、IEEE 1394端口、并行端口、IEEE 1284端口、串行端口、RS-232端口、IEEE-488端口、蓝牙连接、无线局域网连接、TCP/IP连接、以太网连接、控制电压接口、MIDI接口、模拟输入接口以及数字输入接口。
如本文所使用的“显示器”或“显示设备”涵盖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：计算机监测器、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)、等离子体显示板(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。
磁共振(MR)数据在本文中被定义为在磁共振成像扫描期间使用磁共振装置的天线所记录的由原子自旋发射的射频信号的测量结果。磁共振数据是医学成像数据的范例。磁共振(MR)图像或磁共振图像数据在本文中被定义为磁共振数据内包含的解剖数据的经重建的二维或三维可视化。
附图说明
在以下中将仅通过范例并且参考附图描述本发明的优选实施例，其中：
图1图示了磁共振成像系统的范例；
图2示出了图示操作图1的磁共振成像系统的方法的流程图；
图3图示了磁共振成像系统的另一范例；
图4图示了磁共振成像系统的另一范例；并且
图5示出了图示操作图4的磁共振成像系统的方法的流程图。
附图标记列表
100 磁共振系统
104 主磁体
106 磁体的膛
108 成像区
109 感兴趣区域
110 磁场梯度线圈
112 梯度线圈电源
114 线圈元件
115 体线圈
116 收发器
118 对象
120 对象支撑物
124 相位编码方向
140 计算机系统
142 硬件接口
144 处理器
146 用户接口
150 计算机存储器
160 机器可执行指令
162 成像线圈灵敏度图
164 成像脉冲序列命令
166 成像磁共振数据
168 成像磁共振图像
170 另外的磁共振数据
172 另外的脉冲序列命令
200 控制磁共振成像系统以使用成像脉冲序列命令采集成像磁共振数据
202 根据成像并行磁共振成像协议从成像磁共振数据重建成像磁共振图像
204 将成像线圈灵敏度图存储在存储器中
206 控制磁共振成像系统以根据另外的并行磁共振成像协议使用另外的脉冲序列命令采集另外的磁共振数据
208 根据另外的并行磁共振成像协议使用归档的线圈灵敏度图从另外的磁共振数据重建另外的磁共振图像
300 磁共振成像系统
302 归档的线圈灵敏度图
500 磁共振成像系统
502 数据库
504 线圈灵敏度图
506 选择准则
600 接收描述成像磁共振数据的采集的一个或多个选择准则
602 利用一个或多个选择准则查询数据库以检索归档的线圈灵敏度图
具体实施方式
这些附图中的相似编号的元件要么是等效元件要么执行相同功能。如果功能是等效的，则在稍后附图中将不必讨论先前已经讨论的元件。
图1图示了磁共振成像系统的范例；磁共振成像系统100包括主磁体104，其可以被称为磁体。磁体104是具有通过其的膛106的超导圆柱型磁体104。不同类型的磁体的使用也是可能的。在圆柱形磁体的低温恒温器内部，存在超导线圈的集合。在圆柱形磁体104的膛106内，存在成像区108，其中，磁场足够强并且一致以执行磁共振成像。
在磁体的膛106内，还存在一组磁场梯度线圈110，其被用于采集磁共振数据以在磁体104的成像区108内空间地编码磁自旋。磁场梯度线圈110被连接到磁场梯度线圈电源112。磁场梯度线圈110旨在是代表性的。通常，磁场梯度线圈110包含三个分离的线圈集合，以用于在三个正交空间方向上空间地的编码。磁场梯度电源向磁场梯度线圈供应电流。供应到磁场梯度线圈110的电流被控制为时间的函数并且可以是斜变或脉冲的。
邻近于成像区108的是多个线圈元件114，每个用作用于操纵成像区108内的磁自旋的取向并且用于接收来自也在成像区108内的自旋的无线电发射的射频天线。射频线圈还可以被称为射频天线或天线。多个线圈元件还可以被称为天线元件。射频天线还可以被称为信道。多个线圈元件114连接到射频收发器116。多个线圈元件114和视频收发器116可以具有用于多个线圈元件114中的每个的单独的发射器和接收器。线圈元件114和收发器116形成射频系统。
线圈元件114可以被用于分离地采集磁共振数据。线圈元件114可以因此被用于并行成像磁共振技术。还示出了任选的体线圈115。体线圈115将有用于并行成像技术，因为其能够与个体线圈元件114同时获取采集数据并且被用于计算一组线圈灵敏度。
可以从成像区108内采集磁共振数据。感兴趣区域109的位置在成像区108内可见。
可以看到，不同的线圈元件114距感兴趣区域109的不同区域不同的距离。因此，不同的线圈元件114将对成像区域109的各部分更敏感或更不敏感。
在磁体104的膛106内，存在支撑成像区108中的对象的对象支撑物120。
收发器116和梯度控制器130被示出为被连接到计算机系统140的硬件接口142。计算机系统还包括处理器144，其与硬件系统142、存储器150和用户接口146通信。存储器150可以是对处理器144可访问的存储器的任何组合。这可以包括诸如主存储器、高速缓存存储器以及非易失性存储器(诸如闪速RAM、硬盘驱动器或者其他存储设备)的事物。在一些范例中，存储器150可以被认为是非瞬态计算机可读介质。
在存储器150内定位机器可执行指令160。机器可执行指令160使得处理器能够经由硬件接口142控制磁共振成像系统100的操作和功能。存储器150还被示出为包含成像线圈灵敏度图162。成像线圈灵敏度图162描述线圈元件114的线圈灵敏度。在一些范例中，线圈灵敏度图还可以包含针对虚拟线圈元件的线圈灵敏度数据。针对物理线圈元件114的线圈灵敏度图数据可以在要么硬件要么软件中组合以降低数据大小和/或处理需求。在应用这样的组合的情况下，所得到的线圈灵敏度图可以反映其元数据中的组合算法。
计算机存储器150还被示出为包含成像脉冲序列命令164。成像脉冲序列命令用于控制磁共振成像系统100以根据成像并行磁共振成像协议来采集成像磁共振数据166。
存储器150还被示出为包含已经使用成像脉冲序列命令164采集的成像磁共振数据166。如本文所使用的脉冲序列命令涵盖可以转换为用于控制用于采集磁共振数据的磁共振成像系统的指令的指令或者数据。存储器150还被示出为包含已经使用成像磁共振数据166和成像线圈灵敏度图162重建的成像磁共振图像168。存储器还被示出为任选地包含使用另外的脉冲序列命令172采集以控制磁共振成像系统的另外的磁共振数据170。
图2示出了图示操作图1的磁共振成像系统100的方法的流程图。首先在步骤200中，磁共振成像系统100利用成像脉冲序列命令164来控制以采集成像磁共振数据166。接下来在步骤202中，成像磁共振图像168根据成像并行磁共振成像协议从成像磁共振数据166重建。在步骤202中，成像磁共振图像168通过迭代地使成像磁共振数据166、成像磁共振图像168和成像线圈灵敏度图162之间的一致性最大化来重建。在步骤204中，成像线圈灵敏度图162存储在存储器150中以用于未来使用。
图2还示出了任选步骤206，其中，磁共振成像系统100由处理器144控制以根据另外的并行磁共振成像协议使用另外的脉冲序列命令172采集另外的磁共振数据170。在任选步骤208中，处理器根据另外的并行磁共振成像协议使用成像线圈灵敏度图162根据另外的磁共振数据重建另外的磁共振图像。
作为使用图3的磁共振成像系统的具体范例，另外的脉冲序列命令可以是GRAPPA或GRAPPA类型磁共振成像协议的实施方式。对象118被放置到磁共振成像系统中并且使用GRAPPA协议成像。通常，丢弃在成像磁共振图像168的GRAPPA重建期间确定的成像线圈灵敏度图162。根据优选实施例，成像线圈灵敏度图被存储在存储器150中。
图3示出了磁共振成像系统300的另外的范例。图3中所描绘的磁共振成像系统300类似于图1中所描绘的磁共振成像系统100。在图3中可以看到，存储器150还被示出为包含描述多个线圈元件114的线圈灵敏度的归档的线圈灵敏度图302。成像线圈灵敏度图可以从归档的线圈灵敏度图导出。例如，成像并行磁共振成像协议可以是自动校准并行成像协议，诸如GRAPPA或eSPIRiT磁共振成像协议。归档的线圈灵敏度图可以被用于开始或者播种重建成像磁共振图像168的迭代过程。
在其他范例中，成像并行磁共振成像协议可以是SENSE或SENSE类型磁共振成像协议。当GRAPPA协议在根据一个或多个SENSE协议的成像之前直接执行时，这样的情况可以是特别有益的。对象的位置和多个线圈元件之间的关系可以在SENSE协议和GRAPPA协议期间仍然相同。
针对SENSE协议的这样的校准方案的另一优点在于，线圈灵敏度的确定还可以在已经采集成像磁共振数据的采集之后确定。这意指使用成像线圈灵敏度图162根据SENSE协议重建的任何图像的质量可以针对质量控制被控制或者检查。例如，如果归档的线圈灵敏度图302是不正确的，则其能够导致得到的图像中的折叠伪影。人类操作者或者甚至自动算法可以检测这些折叠伪影。如果检测到伪影或太多伪影，则磁共振成像系统可以被控制以重新采集线圈灵敏度图并且然后使用新采集的灵敏度图应用SENSE协议图像重建。如果归档的线圈灵敏度图仅使用GRAPPA协议采集或者甚至如果归档的线圈灵敏度图从数据库中选择和检索，则这是真的。
图4图示了磁共振成像系统500的另外的范例。图5的磁共振成像系统500类似于图3的磁共振成像系统300。
存储器150被示出为还包含数据库502的实施方式。数据库具有多个线圈灵敏度图条目504。线圈灵敏度图504中的每个还包含描述线圈灵敏度图504中的每个的元数据。存储器150还被示出为包含描述成像磁共振数据166的采集的多个选择准则506。在该范例中，选择准则506被用于查询数据库502。这导致归档的线圈灵敏度图162从数据库502被检索。
具有多个线圈灵敏度图条目的数据库可以以各种不同方式构建。无论何时明确线圈灵敏度图被测量，其可以连同其相关联的元数据一起存储在数据库502中。在一段时间之后，可以选择线圈灵敏度的越来越大的集合，其将增加将发现可以被用于适当地重建成像磁共振图像168的匹配的线圈灵敏度图。数据库还可以在自动校准并行成像协议被执行时添加。代替于丢弃来自计算的数据，成像线圈灵敏度图162可以连同描述采集线圈灵敏度图的状况的元数据一起存储在数据库中。
一个潜在的困难在于，在完美地匹配当采集成像磁共振数据时的当前成像状况的数据库中可能不存在线圈灵敏度图。存在可以有助于该情况的若干策略。一种技术将是执行元数据的聚类分析并且然后检索用于成像磁共振数据的元数据周围的线圈灵敏度聚类并且然后利用从数据库502检索的不同的线圈灵敏度图进行多个图像重建。多个图像重建中的每个可以针对图像伪影(诸如图像折叠)检查。可以选择具有最少伪影的图像。备选地，或者结合范例，重建可接受的成像磁共振图像的失败可以触发新线圈灵敏度图的采集。
数据库502的使用可以是有益的，因为其可以使能来自先前检查的线圈灵敏度图或者可能甚至来自从不同对象采集的线圈灵敏度图的使用。元数据可以包含将允许针对类似检查类型、患者定位和天线位置采集的线圈灵敏度图的分组的信息。
图5示出了图示操作图4的磁共振成像系统500的方法的范例的流程图。图5中所图示的方法类似于图2中所图示的方法。图5的方法从图2的方法步骤200开始。接下来在步骤600中，接收描述成像磁共振数据166的采集的一个或多个选择准则506。接下来在步骤602中，数据库502使用选择准则506查询以检索归档的线圈灵敏度图302。数据库502被配置用于通过将选择准则与作为线圈灵敏度图条目504中的每个的一部分的元数据进行比较来选择归档的线圈灵敏度图302。在不同范例中，这可以不同地执行。在一个范例中，数据库可以试图精确地匹配元数据。在其他范例中，数据库可以被配置用于选择线圈灵敏度图504或最靠近类似选择准则506的图。例如，神经网络或者聚类算法可以被用于执行这一点。在执行步骤602之后，方法行进到如图2中所描绘和所描述的步骤202。
在范例中，如果线圈灵敏度校准数据从先前扫描可用，则可以使并行成像的效率最大化。然而，图像质量可以通过应用所谓的自动校准方法来优化，其中，k空间卷积核通过在实际扫描期间过采样k空间的中心部分来确定。这不容易与若干类型的k空间覆盖(特别地EPI)兼容。
自动校准在图像中折叠的情况下提供足够的重建方法，并且其支持针对将在用于校准的预扫描与实际扫描之间发生的总运动的经改进的弹性。自动校准数据是实际序列的一部分并且其灵敏度图仅可用作重建期间的易失性数据。
通过研究附图、说明书和随附的权利要求书，本领域的技术人员在实践请求保护的本发明时可以理解和实现所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或者步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中记载的若干项的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以存储和/或分布在适当的介质上，例如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分提供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，例如经由因特网或其他有线或无线的远程通信系统分布。权利要求书中的任何附图标记都不得被解释为对范围的限制。

Claims (13)

1.一种磁共振成像系统(100、300、500)，包括：
射频系统(114、116)，其包括用于采集来自对象(118)的成像磁共振数据(166)的多个线圈元件(114)；
存储器(150)，其用于存储机器可执行指令(160)，其中，所述存储器还存储成像脉冲序列命令(164)，其中，所述成像脉冲序列命令被配置用于控制所述磁共振成像系统以根据选取的并行磁共振成像协议来采集所述成像磁共振数据，其中
所述存储器还包含描述所述多个线圈元件的线圈灵敏度的归档的线圈灵敏度图(302)，
处理器(144)，其用于控制所述磁共振成像系统，其中，对所述机器可执行指令的运行使所述处理器：
控制(200)所述磁共振成像系统以使用所述成像脉冲序列命令来采集所述成像磁共振数据；并且
根据所述选取的并行磁共振成像协议从所述成像磁共振数据重建(202)成像磁共振图像(168)，其中，通过将所述成像磁共振数据、所述成像磁共振图像与根据所述归档的线圈灵敏度图导出的成像线圈灵敏度图之间的一致性最大化来重建所述成像磁共振图像；并且
将所述成像线圈灵敏度图存储(204)在所述存储器中。
2.根据权利要求1所述的磁共振成像系统，其中，所述存储器还包含数据库(502)，其中，所述数据库包括针对多个线圈灵敏度图的条目(504)，其中，所述数据库包括针对所述多个线圈灵敏度图中的每个线圈灵敏度图的元数据条目，其中，所述数据库被配置用于搜索针对所述多个线圈灵敏度图中的每个线圈灵敏度图的所述元数据条目，其中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器：
接收(600)描述对所述成像磁共振数据的所述采集的一个或多个选择准则(506)；并且
利用所述一个或多个选择准则来查询(602)所述数据库以检索所述归档的线圈灵敏度图，其中，所述数据库被配置用于通过将所述选择准则与所述元数据进行比较来选择所述归档的线圈灵敏度图。
3.根据权利要求2所述的磁共振成像系统，其中，所述元数据和/或所述一个或多个选择准则包括以下中的任一项：视场、偏心状况、对象支撑位置、线圈标识符或序列号、射频系统标识符或序列号、对象重量、对象年龄、对象体积、选定的解剖轮廓、切片选择、切片取向、磁共振成像扫描协议类型、一个或多个天线元件取向或位置、磁共振成像系统标识符或序列号、对象标识符、对象名称、及其组合。
4.根据权利要求2或3所述的磁共振成像系统，其中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器：
从所述数据库检索多个归档的线圈灵敏度图，其中，所述多个归档的线圈灵敏度图包括所述归档的线圈灵敏度图；
根据所述成像并行磁共振成像协议使用所述归档的线圈灵敏度图中的每个归档的线圈灵敏度图从所述成像磁共振数据重建一组成像磁共振图像；并且
从所述一组成像磁共振图像选择所述成像磁共振图像。
5.根据权利要求3所述的磁共振成像系统，其中，所述成像磁共振图像是使用以下中的任一项从所述一组成像磁共振图像选择的：从用户接口(146)接收的输入、来自伪影检测算法的选择、及其组合。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的磁共振成像系统，其中，存在以下中的任一项：
所述归档的线圈灵敏度图描述从所述对象测量的线圈灵敏度图，并且
所述归档的线圈灵敏度图描述未从所述对象测量的线圈灵敏度图。
7.根据权利要求2至6中的任一项所述的磁共振成像系统，其中，存在以下中的任一项：
其中，所述多个线圈元件中的每个线圈元件包括基准标记，其中，所述磁共振成像系统包括基准标记定位器，其中，对所述机器可执行指令的运行使所述处理器通过控制所述基准标记定位器来确定所述多个线圈元件的一个或多个基准标记位置，其中，所述一个或多个选择准则包括所述一个或多个基准标记位置；并且
其中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器：重建针对所述多个线圈元件中的每个线圈元件的中间线圈图像；并且根据每幅中间线圈图像来确定线圈元件位置，其中，所述一个或多个选择准则包括针对所述多个线圈元件中的每个线圈元件的所述线圈元件位置。
8.根据权利要求1所述的磁共振成像系统，其中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器：
控制(206)所述磁共振成像系统以根据另外的并行磁共振成像协议使用另外的脉冲序列命令来采集另外的磁共振数据；并且
根据所述选取的并行磁共振成像协议使用所述成像线圈灵敏度图从所述另外的磁共振数据重建(208)另外的磁共振图像。
9.根据权利要求8所述的磁共振成像系统，其中，所述成像磁共振图像是使用快速通道组合方法重建的，所述快速通道组合方法生成针对虚拟线圈元件的线圈灵敏度数据，并且其中，对所述机器可执行指令的运行使所述处理器存储针对所述虚拟线圈元件的所述线圈灵敏度数据和描述将所述线圈灵敏度数据包括在所述存储器中的所述成像线圈灵敏度图中的元数据。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振成像系统，其中，所述选取的并行成像磁共振成像协议是自动校准并行成像协议。
11.根据权利要求8或9所述的磁共振成像系统，其中，所述存储器还包含用于根据线圈灵敏度校准磁共振成像协议来采集线圈灵敏度磁共振数据的校准脉冲序列命令，其中，对所述机器可执行指令的运行还使所述处理器：
利用所述校准脉冲序列命令来控制所述磁共振成像系统以采集所述线圈灵敏度磁共振数据；并且
根据所述线圈灵敏度磁共振数据来重建所测量的线圈灵敏度图，其中，所述成像线圈灵敏度图是根据所测量的线圈灵敏度图导出的。
12.一种包括用于处理器(144)的机器可执行指令(160)的计算机程序产品，所述处理器控制磁共振成像系统(100、300、500)，其中，所述磁共振成像系统包括射频系统(114、116)，所述射频系统包括用于采集来自对象(118)的成像磁共振数据(166)的多个线圈元件(114)，其中，对所述机器可执行指令的运行使所述处理器：
控制(200)所述磁共振成像系统以使用成像脉冲序列命令(164)来采集所述成像磁共振数据，其中，所述成像脉冲序列命令被配置用于控制所述磁共振成像系统以根据选取的并行磁共振成像协议来采集所述成像磁共振数据；
访问描述所述多个线圈元件的线圈灵敏度的归档的线圈灵敏度图(302)，并且
根据所述选取的并行磁共振成像协议从所述成像磁共振数据重建(202)成像磁共振图像(168)，其中，通过将所述成像磁共振数据、所述成像磁共振图像与根据所述归档的线圈灵敏度图导出的成像线圈灵敏度图之间的一致性最大化来重建所述成像磁共振图像；并且
将所述成像线圈灵敏度图存储(202)在所述存储器中。
13.一种操作磁共振成像系统(100、300、500)的方法，其中，所述磁共振成像系统包括射频系统(114、116)，所述射频系统包括用于采集来自对象(118)的成像磁共振数据(166)的多个线圈元件(114)，其中，所述方法包括：
控制(200)所述磁共振成像系统以使用成像脉冲序列命令(164)来采集所述成像磁共振数据，其中，所述成像脉冲序列命令被配置用于控制所述磁共振成像系统以根据选取的并行磁共振成像协议来采集所述成像磁共振数据；并且
根据所述选取的并行磁共振成像协议从所述成像磁共振数据重建(202)成像磁共振图像(168)，其中，通过将所述成像磁共振数据、所述成像磁共振图像与根据归档的线圈灵敏度图导出的成像线圈灵敏度图之间的一致性最大化来重建所述成像磁共振图像；并且
将所述成像线圈灵敏度图存储(202)在所述存储器中。
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