CN113748354A - 具有匹配振动状态的mri - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种被配置用于从对象(118)采集磁共振数据的磁共振系统(100)。存储在存储器(134)中的机器可执行指令(140)的运行使处理器(130)使用一组波形和脉冲序列命令(142、152)来控制所述磁共振系统(100)以准备一个或多个硬件元件和/或对象(118)的第一振动状态(211)。准备包括在所述对象(118)的净磁化向量沿着主磁场的纵轴对准时生成引起所述一个或多个硬件元件和/或所述对象(118)的第一振动(210)的振动匹配梯度(200)。所述磁共振系统(100)还被控制为根据磁共振协议来采集磁共振数据(144、154)。采集包括在所述对象(118)的所述净磁化向量包括在垂直于所述主磁场的所述纵轴的横向平面中的非零分量时依次生成用于操纵所述对象(118)内的核自旋的相位的至少两个自旋操纵梯度(202、204)。在所述第一振动状态(211)期间生成所述至少两个自旋操纵梯度中的第一自旋操纵梯度(202)，并且在所述一个或多个硬件元件和/或所述对象(118)的第二振动状态(213)期间生成所述至少两个自旋操纵梯度中的第二自旋操纵梯度(204)。所述振动匹配梯度(200)被用于将所述第二振动状态(213)与所述第一振动状态(211)进行匹配。

Description

具有匹配振动状态的MRI
技术领域
本发明涉及磁共振数据采集，具体地涉及磁共振数据采集期间的振动状态的匹配。
背景技术
作为用于从对象内采集磁共振数据的流程的部分，由磁共振(MR)扫描器(如例如磁共振成像(MRI)系统或磁共振波谱分析(MRS)系统)使用大静态磁场来生成对象内的净磁化向量。该大静态磁场被称为B0场或主磁场。此外，磁梯度场和射频脉冲波可以用于引入空间和时间磁场变化以及自旋共振的激励，其使得能够测量磁共振数据。分析所采集的磁共振数据提供了用于获得关于对象的内部结构和/或物质成分的信息的无创方法。因此可以使用MR来测量对象的各种量或性质。可以实施定义波形和脉冲序列以控制利用MR系统对磁共振数据的采集的各种MR协议。一些MR技术(例如，编码自旋位移引起的相位效应的技术)需要向对象施加强磁梯度。
美国专利US6201393解决了由于患者由于突然的声音而受到惊吓而减少患者运动。已知的磁共振成像方法提出在MRI图像采集开始之前避免患者由于梯度脉冲的施加而受惊吓。在新MRI图像采集之前，梯度脉冲以低幅度施加并且以增加的幅度重复，直到声音与图像采集期间产生的声音基本相同。
发明内容
本发明在独立权利要求中提供了一种磁共振成像系统、一种计算机程序产品以及一种操作磁共振成像系统的方法。在从属权利要求中给出了实施例。
在一个方面中，本发明涉及一种磁共振系统，所述磁共振系统被配置用于从所述磁共振系统的数据采集体积中的对象采集磁共振数据。所述磁共振系统包括存储器，所述存储器存储机器可执行指令和一组波形和脉冲序列命令。所述一组波形和脉冲序列命令被配置用于生成振动匹配梯度，所述振动匹配梯度用于引起所述磁共振系统的一个或多个硬件元件和/或所述对象的第一振动。在所述对象的净磁化向量沿着(即，平行于或反平行于)由所述磁共振系统生成的主磁场的纵轴对准时，生成所述振动匹配梯度。
所述一组波形和脉冲序列命令还被配置用于根据磁共振协议从所述对象采集磁共振数据。所述磁共振数据的所述采集包括依次生成用于操纵所述对象内的核自旋的相位的至少两个自旋操纵梯度。所述至少两个自旋操纵梯度各自在所述对象的所述净磁化向量包括在垂直于所述主磁场的所述纵轴的横向平面中的净磁化的非零分量时被生成。
所述磁共振系统还包括处理器，所述处理器用于控制所述磁共振系统。所述机器可执行指令的运行使所述处理器使用所述一组波形和脉冲序列命令来控制所述磁共振系统以准备所述一个或多个硬件元件和/或所述对象的第一振动状态。所述准备包括在所述对象的所述净磁化向量沿着所述主磁场的所述纵轴对准时生成引起所述一个或多个硬件元件和/或所述对象的所述第一振动的所述振动匹配梯度。
此外，根据所述磁共振协议来采集所述磁共振数据。所述采集包括在所述对象的所述净磁化向量包括在垂直于所述主磁场的所述纵轴的所述横向平面中的非零分量时依次生成用于操纵所述对象内的核自旋的相位的所述至少两个自旋操纵梯度。在所述第一振动状态期间生成所述至少两个自旋操纵梯度中的第一自旋操纵梯度，并且在所述一个或多个硬件元件和/或所述对象的第二振动状态期间生成所述至少两个自旋操纵梯度中的第二自旋操纵梯度。所述振动匹配梯度用于将所述第二振动状态与所述第一振动状态进行匹配。
实施例可以具有以下有益效应：通过使用额外振动匹配梯度匹配振动状态，使得能够有效补偿由在数据采集期间激励的不同振动状态产生的振动效应。当使用梯度线圈生成梯度时，梯度线圈可以引起机械振动。机械振动可以导致生成后续梯度的振动状态。这种振动状态可能不同于生成先前梯度的振动状态，从而导致污染测量信号的振动引起的相位效应。在它们之间存在具有横向磁化分量的任何梯度对可能由于振动引起的相位效应而污染测量信号。
振动匹配梯度(VMG)以适当的定时放置在第一自旋操纵梯度之前，组织位移模式可以在两个扩散编码梯度期间变得类似。VMG在扩散敏化模块的RF激励脉冲之前施加，并且不干扰横向磁化，而是仅引起机械振动状态。当VMG与第一自旋操纵梯度之间的时间间隔等于扩散时间时，在两个扩散梯度期间由扫描器台振动引起的组织位移将是类似的。因此，扩散编码期间的累积相位是类似的，并且减轻了发生的信号损失。对于VMG的其他定时，两个扩散梯度期间的机械振动模式可以变得类似。
本公开建议不基于振动的减少而是基于使用额外振动的振动状态的匹配来补偿振动影响。为了将第一振动状态与第二振动状态匹配，使用额外振动匹配梯度。额外振动匹配梯度的唯一目的可以是引起振动，以便准备模拟第二振动状态的第一振动状态。为了防止振动匹配梯度影响对象中的核自旋的相位，在净磁化向量被纵向取向时(即，在不存在横向净磁化时)，生成振动匹配梯度。
这种振动匹配梯度可以用于匹配在存在至少一些横向净磁化期间(即，在净磁化向量包括非零横向分量时)生成的任何一对自旋操纵梯度的振动状态。因此，可以减少和/或避免由于振动状态之间的差异而对由自旋操纵梯度累积的自旋位移引起的相位的效应。
振动匹配梯度(特别是如扩散加权MR所需的强梯度)可以被施加于均衡影响所采集的磁共振数据的质量的对象和/或硬件部件的振动状态。
前述振动可以包括磁共振系统的一个或多个硬件部件以及要分析的对象的机械振动。对象的振动以及MR系统的硬件部件的振动可以导致信号损失、测量误差和伪影。特别地，当使用强梯度时，如在扩散梯度的情况下，振动可能发生。取决于所使用的脉冲序列，扩散梯度可以产生例如在20Hz至30Hz的范围内的具有高达100μm的幅度的振动。实施例可以具有使用在包括一对自旋操纵梯度的脉冲序列之前按时间顺序生成的振动匹配梯度来减轻振动伪影的有益效应。
对象可以例如是位于数据采集体积中的人类或人类的部分，如肢体。此外，对象可以是位于数据采集体积内的任何类型的主体，例如具有样本的样本容器。
根据实施例，所述第二振动状态产生于由所述至少两个自旋操纵梯度中的第一自旋操纵梯度引起的第二振动。因此，使用类似于第一自旋操纵梯度的振动匹配梯度，可以引起类似于第二振动的第一振动，从而导致与第二振动状态匹配的第一振动状态。
根据实施例，所述磁共振协议可以是被配置用于采集磁共振成像数据的磁共振成像协议。实施例可以具有使用振动状态的匹配来减轻磁共振图像中的振动伪影的有益效应。MRI提供了一种使得能够生成对象(例如，人类)的身体的解剖结构和/或生理过程的图像或参数图的医学成像技术。
根据实施例，所述磁共振协议可以是被配置用于采集磁共振波谱分析数据的磁共振波谱分析协议。实施例可以具有使用振动状态的匹配来减轻磁共振波谱中的振动伪影的有益效应。MRS(也称为核磁共振(NMR)波谱分析)提供了一种可以例如用于研究代谢变化的无创、无电离辐射的分析技术。MRS可以用于确定由于其在代谢中的作用而经常被称为“代谢物”的各种生物化学物质的相对浓度和/或物理性质。与MRI一样，MRS可以从氢质子采集信号，即磁共振数据，但是也可以使用其他内源性核，例如磷、碳、氮、钠或氟。因此，MRS可以使得能够获得化学信息，例如关于人体的组织的生物化学信息，而MRI提供结构信息，诸如关于人体的结构的信息，例如水和脂肪的分布。
根据实施例，所述磁共振协议对自旋位移引起的相位的累积敏感，其中，所述至少两个自旋操纵梯度被用于累积自旋位移引起的相位，并且所采集的磁共振数据编码所累积的自旋位移引起的相位的效应。
由于生成运动自旋操纵梯度的振动状态之间的差异而对自旋位移的任何贡献可能污染累积自旋位移引起的阶段。使用振动匹配梯度，可以有效地避免这种差异。
在具有扩散梯度形式的自旋操纵梯度的扩散加权(DW)协议的情况下，使用如上所述的振动匹配梯度可以例如有益于减轻信号损失、测量误差和/或伪影。
DW允许在体内且无创地映射生物组织中的分子(如水)的扩散过程。组织中的这种分子扩散通常取决于与障碍物(诸如大分子、纤维和膜)的相互作用。因此，分子扩散模式可以揭示关于组织架构的微观细节。DW包括扩散梯度形式的强自旋操纵梯度的后续应用。扩散自旋可以在扩散梯度的施加之间改变位置，从而引起扩散自旋异相并且导致可测量的信号衰减。
扩散加权磁共振数据采集的扩散敏化时段期间的任何运动可能引起额外的累积相位，并且可能最终导致由于体素内失相引起的信号消除。由于运动的体素内失相的量在第一近似处与第一扩散梯度动量成比例。扩散加权越强，在存在振动的情况下的失相效应可能越强。实施例可以具有减少由于振动的这些失相效应的有益效应。因此，可以避免由强梯度(如扩散梯度)激励的不同振动状态的伪影。
取决于用于扩散加权磁共振的序列参数和特定设置，振动引起的伪影可能频繁地发生。为了减少振动的效应，可以改变采集参数。然而，这样的变化可能负面地影响数据采集的SNR效率。此外，已经考虑硬件部件(如例如梯度系统或台)的设计的改变来减少振动的影响。然而，甚至对于现有技术MR系统，振动仍然是问题。本公开建议通过在例如根据扩散加权磁共振协议的扩散准备之前放置振动匹配梯度来减轻伪影。通过适当地选择振动匹配梯度的时间位置，类似的振动由振动匹配梯度引起，因为它们由扩散梯度引起，使得每当施加扩散时就生成类似的振动状态。
扩散梯度的宽度可能比大多数成像梯度的宽度长得多。扩散加权的程度随着b值而增加。b值反映了用于生成扩散加权图像的梯度的强度和定时。b值越高，扩散效应越强。为了实现大的b值，扩散加权梯度在长度上可以是例如几十毫秒，这不可避免地导致相当长的TE。然而，长TE可以降低SNR。为了使TE最小化，可以将MR系统上可用的最大梯度幅度用于DW MR。然而，生成具有相当更大的幅度的梯度可以在MR系统的硬件部件中以及在要从其采集MR数据的对象中引起不可忽略的振动。
然而，这种振动匹配梯度的有益应用不限于扩散加权磁共振。根据实施例，所述磁共振协议可以是以下中的一项：扩散加权协议、表观扩散系数协议、扩散张量成像协议、扩散加权波谱分析协议、扩散加权准备协议、高阶扩散模型协议、相衬测速协议、位移编码协议和磁共振弹性成像协议。
根据实施例，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系统计算所采集的磁共振数据的表示。表示可以包括图形表示，诸如图像、图、波谱或图形。此外，表示可以包括感兴趣的参数，如例如标尺量、向量或矩阵。参数可以例如是作为来自计算模型的输出而得到的建模参数，所采集的磁共振被提供给所述计算模型作为输入。
根据实施例，所述表示的所述计算包括使用所采集的磁共振数据来计算以下中的一项或多项：扩散加权磁共振图像、表观扩散系数图、扩散张量图像、指数表观扩散系数图、分数各向异性图像、主扩散方向图、纤维跟踪图、速度图、磁共振波谱、弹性图以及使用信号模型与扩散加权、速度编码和/或位移编码协作提取的建模参数。
例如，如本文所建议的振动补偿可以用于体内纤维跟踪。纤维跟踪可以包括计算一个或多个纤维跟踪图。例如，人脑后部中的种子可用于计算纤维轨迹。所得到的纤维轨迹可以例如在临床上用于手术规划。与基于在没有所提出的振动匹配梯度的情况下采集的原始数据计算的纤维轨迹相比，基于在具有所提出的振动匹配梯度的情况下采集的原始数据计算的纤维轨迹可以揭示人脑内的更多结构。使用所提出的振动匹配梯度确定的纤维轨迹可以例如更长。
根据实施例，所述一个或多个硬件元件包括用于将所述对象支撑在所述磁共振系统的数据采集体积中的支撑元件。实施例可以具有允许高效且有效地补偿由于在用于支撑对象的支撑元件中激励的振动的对象的振动状态的差异的有益效应。支撑元件(如支撑台)的振动可以直接传递到所支撑的对象。
根据实施例，生成所述振动匹配梯度与生成所述至少两个自旋操纵梯度中的第一自旋操纵梯度之间的第一时间间隔等于生成所述至少两个自旋操纵梯度中的第一自旋操纵梯度与生成所述至少两个自旋操纵梯度中的第二自旋操纵梯度之间的第二时间间隔。实施例可以具有如下有益效应：实现取决于振动匹配梯度的生成第一自旋操纵梯度的第一振动状态和取决于第一自旋操纵梯度的生成第二自旋操纵梯度的第二振动状态的高效且有效的匹配。已经发现，当第一和第二振动的衰减发生的第一和第二时间间隔相等时，匹配可以是最有效的。
根据实施例，所述振动匹配梯度的幅度等于所述至少两个自旋操纵梯度中的所述第一自旋操纵梯度的幅度。实施例可以具有如下有益效应：当引起导致第一和第二振动状态的第一和第二振动的梯度的幅度相等时，实现第一和第二振动状态的高效且有效的匹配。根据实施例，所述振动匹配梯度的幅度等于这两个自旋操纵梯度的幅度。
根据实施例，所述振动匹配梯度包括第一波形，并且所述至少两个自旋操纵梯度中的第一自旋操纵梯度包括第二波形，其中，所述第一波形的侧面的斜率等于所述第二波形的侧面的斜率。实施例可以具有如下有益效应：当激励引起第一和第二振动状态的第一和第二振动的梯度的侧面的斜率相等时，实现第一和第二振动状态的高效且有效的匹配。引起磁场的相等变化速率的侧面的相等斜率可以导致相等的振动被引起。根据实施例，第一波形的所有侧面的斜率等于第二波形的侧面的斜率。所述至少两个自旋操纵梯度中的第二自旋操纵梯度可以包括第三波形。根据实施例，第一波形的侧面的斜率可以等于第二以及第三波形的侧面的斜率。根据实施例，第一波形的所有侧面的斜率等于第二和第三波形的侧面的斜率。
根据实施例，波形可以是矩形、梯形、正弦或更复杂的波形。波形可以例如由多个个体波形的组合和/或叠加产生。例如在加速度补偿的情况下，个体波形可以是具有不同极性的梯度波形。
根据实施例，所述第一波形等于所述第二波形。实施例可以具有如下有益效应：当引起导致第一和第二振动状态的第一和第二振动的梯度的波形相等时，实现第一和第二振动状态的高效且有效的匹配。根据实施例，第一波形等于第二波形和第三波形。
在另一方面中，本发明涉及一种包括机器可执行指令的计算机程序产品，所述机器可执行指令用于由控制磁共振系统的处理器执行，所述磁共振系统被配置用于从所述磁共振系统的数据采集体积中的对象采集磁共振数据。所述计算机程序产品还包括一组波形和脉冲序列命令。所述一组波形和脉冲序列命令被配置用于生成振动匹配梯度，所述振动匹配梯度用于引起所述磁共振系统的一个或多个硬件元件和/或所述对象的第一振动。在所述对象的净磁化向量沿着(即，平行于或反平行于)由所述磁共振系统生成的主磁场的纵轴对准时，生成所述振动匹配梯度。
所述一组波形和脉冲序列命令还被配置用于根据磁共振协议从所述对象采集磁共振数据。所述磁共振数据的所述采集包括依次生成用于操纵所述对象内的核自旋的相位的至少两个自旋操纵梯度。所述至少两个自旋操纵梯度各自在所述对象的所述净磁化向量包括在垂直于所述主磁场的所述纵轴的横向平面中的净磁化的非零分量时被生成。
所述机器可执行指令的运行使所述处理器使用所述一组波形和脉冲序列命令来控制所述磁共振系统以准备所述一个或多个硬件元件和/或所述对象的第一振动状态。所述准备包括在所述对象的所述净磁化向量沿着所述主磁场的所述纵轴对准时生成引起所述一个或多个硬件元件和/或所述对象的所述第一振动的所述振动匹配梯度。
此外，根据所述磁共振协议来采集所述磁共振数据。所述采集包括在所述对象的所述净磁化向量包括在垂直于所述主磁场的所述纵轴的所述横向平面中的非零分量时依次生成用于操纵所述对象内的核自旋的相位的所述至少两个自旋操纵梯度。在所述第一振动状态期间生成所述至少两个自旋操纵梯度中的第一自旋操纵梯度，并且在所述一个或多个硬件元件和/或所述对象的第二振动状态期间生成所述至少两个自旋操纵梯度中的第二自旋操纵梯度。所述振动匹配梯度用于将所述第二振动状态与所述第一振动状态进行匹配。
根据实施例，所述计算机程序产品还包括被配置为实施本文描述的要由所述磁共振系统执行的方法的实施例中的任何的机器可执行指令。
在另一方面中，本发明涉及一种用于操作磁共振系统的方法，所述磁共振系统被配置用于从所述磁共振系统的数据采集体积中的对象采集磁共振数据。所述磁共振系统包括存储器，所述存储器存储机器可执行指令和一组波形和脉冲序列命令。所述一组波形和脉冲序列命令被配置用于生成振动匹配梯度，所述振动匹配梯度用于引起所述磁共振系统的一个或多个硬件元件和/或所述对象的第一振动。在所述对象的净磁化向量沿着(即，平行于或反平行于)由所述磁共振系统生成的主磁场的纵轴对准时，生成所述振动匹配梯度。
所述一组波形和脉冲序列命令还被配置用于根据磁共振协议从所述对象采集磁共振数据。所述磁共振数据的所述采集包括依次生成用于操纵所述对象内的核自旋的相位的至少两个自旋操纵梯度。所述至少两个自旋操纵梯度各自在所述对象的所述净磁化向量包括在垂直于所述主磁场的所述纵轴的横向平面中的净磁化的非零分量时被生成。
所述磁共振系统还包括处理器，所述处理器用于控制所述磁共振系统。所述机器可执行指令的运行使所述处理器根据所述方法使用所述一组波形和脉冲序列命令来控制所述磁共振系统。所述方法包括准备所述一个或多个硬件元件和/或所述对象的第一振动状态。所述准备包括在所述对象的所述净磁化向量沿着所述主磁场的所述纵轴对准时生成引起所述一个或多个硬件元件和/或所述对象的所述第一振动的所述振动匹配梯度。
此外，所述方法包括根据所述磁共振协议来采集所述磁共振数据。所述采集包括在所述对象的所述净磁化向量包括在垂直于所述主磁场的所述纵轴的所述横向平面中的非零分量时依次生成用于操纵所述对象内的核自旋的相位的所述至少两个自旋操纵梯度。在所述第一振动状态期间生成所述至少两个自旋操纵梯度中的第一自旋操纵梯度，并且在所述一个或多个硬件元件和/或所述对象的第二振动状态期间生成所述至少两个自旋操纵梯度中的第二自旋操纵梯度。所述振动匹配梯度用于将所述第二振动状态与所述第一振动状态进行匹配。
根据实施例，所述方法可以包括本文描述的要由所述磁共振系统执行的方法的实施例中的任何。
应当理解，本发明的上述实施例中的一个或多个能够被组合，只要所组合的实施例不互相排斥。
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。计算机存储设备是任何非易失性计算机可读存储介质。在一些实施例中，计算机存储设备也可以是计算机存储器，或者反之亦然。
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、游戏手柄、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扫描期间使用磁共振系统的天线所记录的由核自旋发射的射频信号的测量结果。磁共振成像(MRI)图像或MR图像在本文中被定义为磁共振成像数据内包含的解剖数据的经重建的二维或三维可视化。能够使用计算机来执行这一可视化。
附图说明
在下文中，将仅通过示例并且参考附图描述本发明的优选实施例，在附图中：
图1图示了磁共振系统的示例；
图2图示了磁共振系统的示例；
图3图示了示例性脉冲序列；
图4图示了振动补偿对T振动的示例性依赖性；
图5图示了振动补偿对b值的示例性依赖性；
图6示出了图示操作图1和图2的磁共振系统的方法的流程图；
图7图示了振动补偿对T振动的示例性依赖性；
图8图示了示例性振动补偿；
图9图示了示例性振动补偿。
图10示出了来自体模扫描的结果。
图11示出了胫骨骨髓中平均获得的ADC值。
附图标记列表
100 磁共振系统
104 磁体
106 磁体的膛
108 数据采集体积
109 感兴趣区域
110 磁场梯度线圈
112 磁场梯度线圈电源
114 射频线圈
116 收发器
118 对象
119 样本
120 对象支撑体
126 计算机系统
128 硬件接口
130 处理器
132 用户接口
134 计算机存储器
140 机器可执行指令
142 波形和脉冲序列命令
144 磁共振成像数据
146 磁共振图像
152 波形和脉冲序列命令
154 磁共振成像/波谱分析数据
156 磁共振图像/波谱
200 振动匹配梯度
201 脉冲序列
203 脉冲序列
202 自旋操纵梯度
204 自旋操纵梯度
206 射频脉冲
208 射频脉冲
210 第一振动
211 第一振动状态
212 第二振动
213 第二振动状态
300 2D成像切片
302 指示区域
304 指示区域
600 生成振动匹配梯度
602 使用至少两个自旋操纵梯度来采集磁共振数据
具体实施方式
在这些附图中，相似编号的元件是等效元件或执行相同功能。如果功能等效，则将不一定在后面的附图中讨论先前已经讨论的元件。
图1图示了磁共振系统100的示例。磁共振系统100包括磁体104。磁体104是具有通过其的膛106的超导圆柱型磁体。不同类型的磁体的使用也是可能的。例如，使用分裂式圆柱形磁体和所谓的开放式磁体两者也是可能的。分裂式圆柱形磁体类似于标准圆柱形磁体，除了低温恒温器已经分裂成两部分以允许进入所述磁体的等平面。这样的磁体可以例如与带电粒子束治疗相结合使用。开放式磁体具有两个磁体部分，一个在另一个上方，它们之间具有足够大的空间以接收要被成像的对象118，两部分区的布置类似于亥姆霍兹线圈的布置。开放式磁体是受欢迎的，因为对象较少受限。在圆柱形磁体的低温恒温器内部有超导线圈的集合。在圆柱形磁体104的膛106内，存在磁场足够强且足够均匀以执行磁共振成像的数据采集体积108，也被称为成像区。感兴趣区域109被示出在成像区108内。磁共振数据通常针对感兴趣区域来进行采集。对象118被示为由对象支撑元件120支撑，使得对象118的至少部分在成像区108和感兴趣区域109内。在该示例中，支撑元件120是支撑台。在其他示例中，支撑元件的其他设计和/或组合可以用于将对象118支撑和定位在成像区108和感兴趣区域109内。
磁体的膛106内还有一组磁场梯度线圈110，其用于生成磁场梯度，例如脉冲磁场梯度。该组磁场梯度线圈110例如用于采集磁共振数据，以对在磁体104的成像区108内的磁自旋进行空间编码。磁场梯度线圈110连接到磁场梯度线圈电源112。磁场梯度线圈110旨在为代表性的。通常，磁场梯度线圈110包含用于在三个正交空间方向上空间地编码的单独的三组线圈。磁场梯度电源将电流供应到磁场梯度线圈。供应到磁场梯度线圈110的电流根据时间来控制并且可以是斜变的或脉冲的。
邻近成像区108的是射频线圈114，其用于操纵成像区108内的磁自旋的取向，并且用于接收来自也在成像区108内的自旋的射频发送。射频天线可以包含多个线圈元件。射频天线还可以被称为通道或天线。射频线圈114连接到射频收发器116。射频线圈114和射频收发器116可以由独立的发送线圈和接收线圈以及独立的发射器和接收器替代。应理解，射频线圈114和射频收发器116是代表性的。射频线圈114旨在还表示专用的发送天线和专用的接收天线。类似地，收发器116也可以表示单独的发射器和单独的接收器。射频线圈114也可以具有多个接收/发送元件，并且射频收发器116可以具有多个接收/发送通道。例如，如果执行诸如SENSE的并行成像技术，则射频线圈114将具有多个线圈元件。
在该示例中，对象118被定位为使得对象的胸部区域位于感兴趣区域109内。在其他示例中，对象118的身体的其他部分可以被定位在感兴趣区域109中。在其他示例中，对象118可以是一些其他物体，如例如如图2所示的包括样本119的样本容器。
收发器116和梯度控制器112被示为被连接到计算机系统126的硬件接口128。计算机系统还包括处理器130，所述处理器与硬件接口128、存储器134和用户接口132通信。存储器134可以是处理器130能访问的存储器的任何组合。这可以包括诸如主存储器、高速缓冲存储器以及非易失性存储器(诸如闪速RAM、硬盘驱动器或其他存储设备)的事物。在一些示例中，存储器134可以被认为是非瞬态计算机可读介质。用户接口132可以使得处理器104能够显示或绘制可以提供给用户或操作者的图像和其他信息。用户接口132还可以用于从用户或操作者接收控制或输入数据。用户接口132可以包括用于选择和/或配置脉冲序列以及显示由磁共振系统100执行的磁共振数据采集和/或处理的结果的显示器。
存储器134被示出为包含机器可执行指令140。机器可执行指令140使得处理器130能够控制磁共振系统100的操作和功能以执行磁共振成像流程。机器可执行指令140还可以使得处理器130能够执行各种数据分析和计算功能，例如数据处理和图像处理任务。存储器134还被示出为包含一组波形和脉冲序列命令142。波形和脉冲序列命令142是指令或可以被转换为指令的数据，其使得处理器104能够控制磁共振系统100采集磁共振成像数据144。该组波形和脉冲序列命令142可以被配置用于生成振动匹配梯度，以用于引起磁共振系统100的一个或多个硬件元件和/或对象118的第一振动。在对象118的净磁化向量沿着由磁共振系统100生成的主磁场的纵轴对准(即，平行于或反平行于由磁共振系统100生成的主磁场的纵轴)时的振动匹配梯度。该组波形和脉冲序列命令142还可以被配置用于根据磁共振协议从对象采集磁共振数据。磁共振数据144的采集包括根据磁共振成像协议依次生成用于操纵成像体积108中的对象118内的核自旋的相位的至少两个自旋操纵梯度。在对象的净磁化向量包括在垂直于主磁场的纵轴的横向平面中的净磁化的非零分量时，生成至少两个自旋操纵梯度。磁共振成像协议可以是本文中所描述的磁共振成像协议中的任何。磁共振成像协议可以例如对自旋位移引起的相位的累积敏感。至少两个自旋操纵梯度可以用于累积自旋位移引起的相位，并且所采集的磁共振数据可以包括在其中编码的累积的自旋位移引起的相位的效应。存储器134还被示为包含通过利用波形和脉冲序列命令142控制磁共振系统100而采集的磁共振成像数据144。此外，存储器110可以包括所采集的磁共振数据144的一个或多个表示146，例如，使用所采集的磁共振成像数据144重建的磁共振图像形式的图形表示。一个或多个表示146可以包括本文描述的任何表示。
图2示出了图1的磁共振系统100的又一示例性实施例。提供样本119的样本容器形式的对象118位于数据采集体积108中。备选地，对象118可以是一些其他物体或人类，如图1所示，其至少部分位于数据采集体积108和感兴趣区域109内。存储在存储器134中的机器可执行指令140可以使得处理器130能够控制磁共振系统100的操作和功能，以使用波形和脉冲序列命令152来执行磁共振成像/波谱分析。波形和脉冲序列命令152是指令或可以被转换为指令的数据，其使得处理器104能够控制磁共振系统100采集磁共振成像/波谱分析数据154。该组波形和脉冲序列命令152可以被配置用于生成用于引起第一振动的振动匹配梯度，而净磁化被纵向取向而不存在任何横向净磁化。该组波形和脉冲序列命令152还可以被配置用于根据磁共振成像/波谱分析协议从数据采集体积108中的对象118采集磁共振成像/波谱分析数据154。磁共振成像/波谱分析协议可以是本文中所描述的任何磁共振成像/波谱分析协议，根据其，数据采集包括在存在至少一些横向净磁化时依次生成用于操纵数据采集体积108中的对象118内的核自旋的相位的至少两个自旋操纵梯度。存储器110还被示为包含已经通过利用波形和脉冲序列命令152控制磁共振系统100而被采集的磁共振成像/波谱分析数据154。此外，存储器110可以包括所采集的磁共振数据154的一个或多个表示156，如磁共振波谱、磁共振图像或使用所采集的磁共振成像/波谱分析数据154计算的一些参数。
图3图示了根据该组波形和脉冲序列命令生成的示例性脉冲序列201。脉冲序列201由所生成的振动匹配梯度200补充，同时对象的净磁化向量纵向对准，即，在已经施加任何RF脉冲之前或在其对净磁化的效应已经消散之后。脉冲序列201还包括用于操纵核自旋的相位的一对自旋操纵梯度202、204，其在净磁化向量包括非零横向分量(即，由于RF脉冲而在垂直于净磁场的纵轴的横向平面中的非零分量)时生成。脉冲序列201可以例如以振动补偿DW自旋回波(扩散加权自旋回波)序列(即，已经通过振动匹配梯度200形式的振动补偿梯度扩展的DW自旋回波序列)的形式实施。DW自旋回波序列201包括90°RF脉冲和180°RF脉冲。在180°RF脉冲周围对称分布的是以时间间隔Δ在时间上彼此间隔开的扩散梯度的形式的两个自旋操纵梯度202、204。振动匹配梯度200可以具有与扩散梯度202、204相同的波形，即形状和幅度。振动匹配梯度200和第一扩散梯度202之间的时间间隔T振动可以等于Δ。
序列201的梯度200、202、204各自可以引起组织位移，即对象的振动。在没有振动匹配梯度200的情况下，可以在具有可忽略的振动的对象的振动状态下生成第一扩散梯度202。然而，第一扩散梯度202可以在MR系统的硬件部件中以及在对象中引起机械振动，导致组织位移212。组织位移212可以随着时间(即在时间间隔Δ期间)衰减，导致生成第二扩散梯度202的振动状态213，其显著不同于生成第一扩散梯度202的振动状态。对自旋位移引起的相位的累积敏感的任何磁共振协议将受到振动状态之间的这种差异负面地影响。当添加振动匹配梯度200时，振动匹配梯度200引起额外的振动，导致随着时间(即，在时间间隔T振动期间)衰减的组织位移210。衰减的组织位移210导致生成第一扩散梯度202的振动状态211，其与后续的振动状态213匹配。换句话说，位移210、212对于两个扩散梯度202、204是类似的。因此，可以有效地防止由于振动状态211、213之间的差异而对自旋位移引起的相位的累积的负面影响。
图4图示了振动补偿对振动匹配梯度和第一自旋操纵梯度之间的时间间隔T振动的示例性依赖性。对于图4所示的分析，高b值DW TSE序列已经用于测量水-脂肪-体模中的脂质ADC。高b值DW TSE序列包括具有四个90°RF脉冲和单极扩散敏化梯度的DW刺激回波准备，跟随有2D-TSE读出。在扩散准备之前生成与扩散敏化梯度匹配的振动匹配梯度。
水-脂肪-体模是80％脂肪分数水-脂肪-体模。水-脂肪-体模包括800ml油、200ml水、4ml Tween 80和1g苯甲酸钠。用胶体磨以6000转/分钟执行乳化。利用3T-MR系统使用MR系统的支撑台上的8通道腕部线圈扫描体模。
时间间隔T振动在强扩散加权下以50000s/mm2的b值在从40ms至525ms的范围内变化，以便确定最佳T振动。所使用的另外的参数包括(120mm)2的视场(FOV)、2×2×10mm3的体素尺寸、2000ms的重复时间(TR)、23ms的回波时间(TE)、220ms的TMPrep和61ms的TEPrep。
图4描绘了针对时间间隔T振动的不同长度的水-脂肪-体模的DWI原始图像中的平均信号演变。所描绘的信号是相对信号，即，具有振动补偿的信号相对于没有振动补偿的信号。对于等于第一和第二敏化梯度之间的时间间隔Δ(也称为扩散时间)的时间间隔T振动，可以观察到没有振动补偿的信号值的117％的相对信号幅度的单个全局最大值。还示出具有大于100％但小于117％的相对信号幅度的局部最大值。这些局部最大值类似于被分析的对象的本征频率。因此，作为T振动＝Δ的备选方案，局部最大值之一的时间间隔T振动可以被确定并用于振动补偿。然而，最有效并且因此优选的选择可以是T振动＝Δ。
图5图示了振动补偿对b值的示例性依赖性。如图4所示，高b值DW TSE序列用于测量水-脂肪-体模中的脂质ADC。在没有使用和使用振动匹配梯度的情况下，使用5000s/mm2的步以在从5000s/mm2至50000s/mm2范围内的b值测量ADC。所使用的其他参数包括(120mm)2的视场(FOV)、2×2×10mm3的体素尺寸、2000ms的TR、23ms的TE、220ms的TMPrep和61ms的TEPrep。观察到的信号振荡的频率约为11Hz。
在图5A中，示出了在没有使用振动匹配梯度的情况下的测量的信号衰变曲线的对数和平均ADC值。ADC值的拟合产生1.1e-0.5mm2/s。在图5B中，示出了使用振动匹配梯度的测量的信号衰变曲线的对数和平均ADC值。在这种情况下，ADC值的拟合产生7.8e-0.6mm2/s。对于图5C和图5D所示的测量结果，由MR系统包括并用于图5A和5B的测量结果的标准扫描器台已经被木制支撑结构代替。该木制支撑结构将位于其上的对象与由MR系统引入(例如，由于由MR系统生成的梯度而引入)的振动解耦。在图5C中，示出了在没有使用振动匹配梯度的情况下针对木制支撑结构的测量的信号衰变曲线的对数和平均ADC值。ADC值的拟合产生6.2e-0.6mm2/s。在图5B中，示出了使用振动匹配梯度的针对木制支撑结构的测量的信号衰变曲线的对数和平均ADC值。在这种情况下，ADC值的拟合产生6.1e-0.6mm2/s。因此，当将在图5A中的标准扫描器台上执行的测量与在图5C中的木制支撑结构上执行的测量进行比较时，ADC值高70％，每个测量都没有使用振动匹配梯度的任何振动补偿。当采用振动匹配梯度时，与图5D相比，在图5B中测量到高25％的ADC值。对于使用图5C和5D中没有和具有振动补偿梯度的木制支撑结构，仅约2％的微小差异是可观察到的。这图示了使用本文提出的方法的振动补偿的有效性。使用标准扫描器台利用所提出的振动补偿方法的确定的ADC值与使用木制支撑结构确定的ADC值(即，针对与由MR系统引入的振动解耦的对象确定的ADC值)匹配，显著好于使用标准扫描器台在没有利用所提出的振动补偿方法的情况下确定的ADC值。
图6示出了图示操作图1和图2的MR系统的方法的流程图。在步骤600中，准备MR系统的一个或多个硬件元件和/或MR系统的数据采集体积中的对象的第一振动状态。为此目的，生成振动匹配梯度。在对象的净磁化向量与由磁共振系统生成的主磁场的纵轴平行或反平行地对准时，生成振动匹配梯度。振动匹配梯度的生成引起一个或多个硬件元件和/或对象的第一振动，从而导致第一振动状态。在步骤602中，根据磁共振协议(例如，对自旋位移引起的相位的累积敏感的磁共振协议)从对象采集磁共振数据。在对象的净磁化向量包括在垂直于主磁场的纵轴的横向平面中的净磁化的非零分量时，根据磁共振协议依次生成用于操纵对象内的核自旋的相位的至少两个自旋操纵梯度。在使用振动匹配梯度准备的第一振动状态期间生成第一自旋操纵梯度。由于第一自旋操纵梯度本身也引起一个或多个硬件元件和/或对象的振动(即第二振动)，因此第二振动状态由第二振动产生，在此期间生成第二自旋操纵梯度。步骤600的振动匹配梯度被配置用于利用第一振动状态模拟第二振动状态，从而导致这两个状态的匹配。此外，可以计算所采集的磁共振数据的一个或多个表示。计算的表示可以包括图形表示(诸如图像、图、波谱或图形)，和/或计算的表示可以包括感兴趣参数，如例如缩放器、向量或矩阵。
图7图示了针对图4的设置的振动补偿对T振动的示例性依赖性。在图7A中，示出了使用高b值DW TSE序列而不施加振动匹配梯度的脂肪-水-体模的DW图像。图7B示出了在具有振动匹配梯度的情况下使用高b值DW TSE序列的脂肪-水-体模的DW图像。时间间隔T振动被选择为T振动＝205ms。T振动＝205ms对应于图4中描绘的相对信号幅度的全局最小值，其中，具有振动补偿的信号约为没有振动补偿的信号的一半。图7C也示出了在具有振动匹配梯度的情况下使用高b值DW TSE序列的脂肪-水-体模的DWI图像。在图7C中，时间间隔T振动被选择为T振动＝255ms。T振动＝255ms对应于Δ，即，图4中描绘的117％的相对信号幅度的全局最大值。
图8图示了在分析人腿中体内脂质ADC的情况下的示例性振动补偿。图8A示出了通过小腿的2D成像切片300的位置。图8B示出了在该位置处采集的对应脂肪分数图。图8C和8D示出了在不施加振动匹配梯度(图8C)的情况下和在施加振动匹配梯度(图8D)的情况下获得的ADC图。以以下参数使用8通道末端线圈执行测量：(140mm)2的FOV、(2.2mm)3的体素尺寸、1800ms的TR、10ms的TE、220ms的TMPrep和61ms的TEPrep。b值与图4、图5和图7所示的水-脂肪-体模实验相同。扫描时间为4：32min。图8C与图8D的比较图示了皮下脂肪ADC在没有振动匹配梯度的情况下在质量上更不均匀，特别是在由椭圆302指示的区域中。在具有振动匹配梯度的情况下观察到皮下脂肪中的更均匀的ADC值，特别是在图8D的区域302中。对于小腿的不同分割区域，在图8E中示出了平均ADC值，并且在图8F中示出了对应的标准偏差。在图8E和图8F的左框架轴上，绘制了在没有振动补偿的情况下确定的值，而在图8E和图8F的右框架轴上，绘制了在具有振动补偿的情况下确定的值。在皮下脂肪中，根据图8E，在ADC中观察到5％的总降低和12％的局部降低。此外，根据图8F，在具有振动匹配梯度的情况下的ADC标准偏差中观察到16％的总降低和43％的局部降低。在胫骨和腓骨骨髓中，仅观察到微小差异。总之，在皮下脂肪中，观察到ADC值和标准偏差的全局和局部(参见图8C和图8D中的区域302)减小，而对于胫骨和腓骨中骨髓的更刚性区域，所述值几乎保持恒定。
图9图示了对于人脑中体内高b值DWI的示例性振动补偿。图9A示出了在没有施加振动匹配梯度的情况下的大脑的iso DWI，而图9B示出了在施加振动匹配梯度的情况下的大脑的iso DWI。使用32通道头部线圈、具有230×230×114mm3的FOV、1.5×1.5×4mm3的体素尺寸、6070ms的TR、124ms的TE和0.7的半扫描因子的DW EPI(回波平面成像)以10000s/mm2的b值来执行测量。可以在补偿的时间惩罚不严重(即时间从3：20min增加到3：27min)时在具有和没有振动补偿梯度的情况下使用相同的最短TE和TR是可能的。施加振动匹配梯度的效应特别是在所指示的区域304中是可见的。
体模中的ADC测量
为了评价所提出的方案的性能，在WF体模(6000和11000rpm)内估计脂质ADC值。在体模测量中使用三种不同的体模。对于脂质扩散性质测量，产生具有80％脂肪分数的两个WF体模(内容：800mL向日葵油、200mL水、4mL Tween80和1g苯甲酸钠)。用胶体磨以6000和11000转/分钟(rpm)执行乳化。所获得的体模产生不同的脂滴尺寸并因此不同的粘度。实验在扫描器台上和在由木材制成的解耦台上进行，该解耦台将样本和振动扫描器台解耦。用干涉仪设置执行以下两个干涉仪实验，以量化在研究中的效应。将感兴趣体素放置在WF体模材料的中间。针对与在干涉仪测量中执行的相同的三个不同测量情形并且利用相同的扫描参数重复实验。利用的额外序列参数是：每个b值16个平均(平均的一半具有正极性，并且另一半具有负极性)、1个启动循环、b值：10000-20000-40000-60000s/mm2，每个体模2：48min扫描时间。在所有三个轴上同时施加扩散梯度以使TE最小化。
图10示出了来自体模扫描的结果。假设解耦台上的体模不受振动伪影的影响，则解耦台上的ADC值表示真实脂质ADC值。在6000rpm体模中，扫描器台上的DW MRS实验产生ADC值的119.0％高估，而在具有VMG的情况下在扫描器台上仅观察到5.5％的相对误差。在11000rpm体模中，所获得的脂质ADC值在不同测量情形之间非常类似，并且仅观察到低于1％的相对差异。
体内的ADC测量
在没有和具有VMG的情况下并且在不同的额外重量(0/10/20kg)放置在扫描器台上的情况下使用8通道末端线圈扫描三名健康志愿者(志愿者1：24岁/85kg、志愿者2：29岁/57kg、志愿者3：28岁/80kg)的胫骨中的骨髓。通过改变扫描器台的负载，改变了机械振动，并且可以研究振动对DW测量的影响。每个扫描重复三次以访问ADC测量的再现性。DW MRS体素被放置在胫骨骨髓中的生长板下方约1cm处，并用与体模扫描相同的参数(包括相同的扩散方向和b值)执行。此后，在没有和具有VMG的情况下针对每个负载提取脂质ADC。
图11示出了在扫描器台的不同负载的情况下的三次重复测量的胫骨骨髓中的平均获得的ADC值与对应标准偏差。在没有VMG的情况下，观察到测量的ADC值对扫描器台的额外负载的依赖性，并且观察到脂质ADC估计的较大标准偏差。从不同测量组合的ADC值在具有和没有VMG的情况下是可比较的。然而，在将没有VMG的的测量与具有VMG的的测量进行比较的情况下，在三名志愿者中变异系数降低了34.9％(志愿者1)、18.9％(志愿者2)和24.0％(志愿者3)。
尽管已经在附图和前面的描述中详细说明和描述了本发明，但这样的说明和描述被认为是说明性或示例性的而非限制性的；本发明不限于公开的实施例。
本领域技术人员通过研究附图、说明书和权利要求书，在实践要求保护的本发明时能够理解和实现所公开实施例的其他变型。在权利要求书中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，词语“一”或“一个”不排除多个。序数(如例如“第一”和“第二”)可以在本文中用于指示相对时间顺序，但不指示任何绝对时间顺序。单个处理器或其他单元可以满足权利要求中记载的若干项目的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定元件，但是这并不指示不能有利地使用这些元件的组合。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)

1.一种磁共振系统(100)，被配置用于从所述磁共振系统(100)的数据采集体积(108)中的对象(118)采集磁共振数据，所述磁共振系统(100)包括：
-存储器(134)，其存储机器可执行指令(140)和一组波形和脉冲序列命令(142、152)，其中，所述一组波形和脉冲序列命令(142、152)被配置用于在所述对象(118)的净磁化向量沿着由所述磁共振系统(100)生成的主磁场的纵轴对准时生成振动匹配梯度(200)，所述振动匹配梯度用于引起所述磁共振系统(100)的一个或多个硬件元件和/或所述对象(118)的第一振动(210)，其中，所述一组波形和脉冲序列命令(142、152)还被配置用于根据磁共振协议从所述对象(118)采集磁共振数据(144、154)，其中，对所述磁共振数据(144、154)的所述采集包括在所述对象(118)的所述净磁化向量包括在垂直于所述主磁场的所述纵轴的横向平面中的净磁化的非零分量时依次生成用于操纵所述对象内的核自旋的相位的至少两个自旋操纵梯度(202、204)，
-处理器(130)，其用于控制所述磁共振系统(100)，其中，所述机器可执行指令(140)的运行使所述处理器(130)使用所述一组波形和脉冲序列命令(142、152)来控制所述磁共振系统(100)以执行以下操作：
-准备所述一个或多个硬件元件和/或所述对象(118)的第一振动状态(211)，所述准备包括在所述对象(118)的所述净磁化向量沿着所述主磁场的所述纵轴对准时生成引起所述一个或多个硬件元件和/或所述对象(118)的所述第一振动(210)的所述振动匹配梯度(200)，
-根据所述磁共振协议来采集所述磁共振数据(144、154)，其中，所述采集包括在所述对象(118)的所述净磁化向量包括在垂直于所述主磁场的所述纵轴的所述横向平面中的非零分量时依次生成用于操纵所述对象(118)内的核自旋的相位的所述至少两个自旋操纵梯度(202、204)，
其中，在所述第一振动状态(211)期间生成所述至少两个自旋操纵梯度中的第一自旋操纵梯度(202)，并且在所述一个或多个硬件元件和/或所述对象(118)的第二振动状态(213)期间生成所述至少两个自旋操纵梯度中的第二自旋操纵梯度(204)，其中，所述振动匹配梯度(200)被用于将所述第二振动状态(213)与所述第一振动状态(211)进行匹配。
2.根据权利要求1所述的磁共振系统(100)，其中，所述第二振动状态(213)产生于由所述至少两个自旋操纵梯度中的所述第一自旋操纵梯度(202)引起的第二振动(212)。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振系统(100)，其中，所述磁共振协议对自旋位移引起的相位的累积敏感，其中，所述至少两个自旋操纵梯度(202、204)被用于累积自旋位移引起的相位，并且所采集的磁共振数据编码所累积的自旋位移引起的相位的效应。
4.根据权利要求3所述的磁共振系统(100)，其中，所述磁共振协议是以下中的一项：扩散加权协议、表观扩散系数协议、扩散张量成像协议、扩散加权波谱分析协议、扩散加权准备协议、高阶扩散模型协议、相衬测速协议、位移编码协议和磁共振弹性成像协议。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振系统(100)，其中，所述机器可执行指令(140)的所述运行还使所述处理器(130)控制所述磁共振系统(100)以计算所采集的磁共振数据(144、154)的表示(146、156)。
6.根据权利要求5所述的磁共振系统(100)，其中，对所述表示(146、156)的所述计算包括使用所采集的磁共振数据(144、145)来计算以下中的一项或多项：扩散加权磁共振图像、表观扩散系数图、扩散张量图像、指数表观扩散系数图、分数各向异性图像、主扩散方向图、纤维跟踪图、速度图、磁共振波谱、弹性图以及与扩散加权、速度编码和/或位移编码协作使用信号模型提取的建模参数。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振系统(100)，其中，所述一个或多个硬件元件包括支撑元件(120)，所述支撑元件用于支撑所述磁共振系统(100)的所述数据采集体积(108)中的所述对象(118)。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振系统(100)，其中，生成所述振动匹配梯度(200)与生成所述至少两个自旋操纵梯度中的所述第一自旋操纵梯度(202)之间的第一时间间隔等于生成所述至少两个自旋操纵梯度中的所述第一自旋操纵梯度(202)与生成所述至少两个自旋操纵梯度中的所述第二自旋操纵梯度(204)之间的第二时间间隔。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振系统(100)，其中，所述振动匹配梯度(200)的幅度等于所述至少两个自旋操纵梯度中的所述第一自旋操纵梯度(202)的幅度。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振系统(100)，其中，所述振动匹配梯度(200)包括第一波形，并且所述至少两个自旋操纵梯度中的第一自旋操纵梯度(202)包括第二波形，其中，所述第一波形的侧面的斜率等于所述第二波形的侧面的斜率。
11.根据权利要求10所述的磁共振系统(100)，其中，所述第一波形等于所述第二波形。
12.一种包括机器可执行指令(140)的计算机程序产品，所述机器可执行指令用于由控制磁共振系统(100)的处理器(130)运行，所述磁共振系统(100)被配置用于从所述磁共振系统(100)的数据采集体积(108)中的对象(118)采集磁共振数据，
其中，所述计算机程序产品还包括一组波形和脉冲序列命令(142、152)，其中，所述一组波形和脉冲序列命令(142、152)被配置用于在所述对象(118)的净磁化向量沿着由所述磁共振系统(100)生成的主磁场的纵轴对准时生成振动匹配梯度(200)，所述振动匹配梯度用于引起所述磁共振系统(100)的一个或多个硬件元件和/或所述对象(118)的第一振动(210)，其中，所述一组波形和脉冲序列命令(142、152)还被配置用于根据磁共振协议从所述对象(118)采集磁共振数据(144、154)，其中，对所述磁共振数据(144、154)的所述采集包括在所述对象(118)的所述净磁化向量包括在垂直于所述主磁场的所述纵轴的横向平面中的净磁化的非零分量时依次生成用于操纵所述对象内的核自旋的相位的至少两个自旋操纵梯度(202、204)，并且
其中，所述机器可执行指令(140)的运行使所述处理器(130)使用所述一组波形和脉冲序列命令(142、152)来控制所述磁共振系统(100)以执行以下操作：
-准备所述一个或多个硬件元件和/或所述对象(118)的第一振动状态(211)，所述准备包括在所述对象(118)的所述净磁化向量沿着所述主磁场的所述纵轴对准时生成引起所述一个或多个硬件元件和/或所述对象(118)的所述第一振动(210)的所述振动匹配梯度(200)，
-根据所述磁共振协议来采集所述磁共振数据(144、154)，其中，所述采集包括在所述对象(118)的所述净磁化向量包括沿着垂直于所述主磁场的所述纵轴的所述横向平面的非零分量时依次生成用于操纵所述对象(118)内的核自旋的相位的所述至少两个自旋操纵梯度(202、204)，
其中，在所述第一振动状态(211)期间生成所述至少两个自旋操纵梯度中的第一自旋操纵梯度(202)，并且在所述一个或多个硬件元件和/或所述对象(118)的第二振动状态(213)期间生成所述至少两个自旋操纵梯度中的第二自旋操纵梯度(204)，其中，所述振动匹配梯度(200)被用于将所述第二振动状态(213)与所述第一振动状态(211)进行匹配。
13.一种用于操作磁共振系统(100)的方法，所述磁共振系统被配置用于从所述磁共振系统(100)的数据采集体积(108)中的对象(118)采集磁共振数据，所述磁共振系统(100)包括：
-存储器(134)，其存储机器可执行指令(140)和一组波形和脉冲序列命令(142、152)，其中，所述一组波形和脉冲序列命令(142、152)被配置用于在所述对象(118)的净磁化向量沿着由所述磁共振系统(100)生成的主磁场的纵轴对准时生成振动匹配梯度(200)，所述振动匹配梯度用于引起所述磁共振系统(100)的一个或多个硬件元件和/或所述对象(118)的第一振动(210)，其中，所述一组波形和脉冲序列命令(142、152)还被配置用于根据磁共振协议从所述对象(118)采集磁共振数据(144、154)，其中，对所述磁共振数据(144、154)的所述采集包括在所述对象(118)的所述净磁化向量包括在垂直于所述主磁场的所述纵轴的横向平面中的净磁化的非零分量时依次生成用于操纵所述对象内的核自旋的相位的至少两个自旋操纵梯度(202、204)，以及
-处理器(130)，其用于控制所述磁共振系统(100)，其中，所述机器可执行指令(140)的运行使所述处理器(130)根据所述方法使用所述一组波形和脉冲序列命令(142、152)来控制所述磁共振系统(100)，其中，所述方法包括：
-准备所述一个或多个硬件元件和/或所述对象(118)的第一振动状态(211)，所述准备包括在所述对象(118)的所述净磁化向量沿着所述主磁场的所述纵轴对准时生成引起所述一个或多个硬件元件和/或所述对象(118)的所述第一振动(210)的所述振动匹配梯度(200)，
-根据所述磁共振协议来采集所述磁共振数据(144、154)，其中，所述采集包括在所述对象(118)的所述净磁化向量包括在垂直于所述主磁场的所述纵轴的所述横向平面中的非零分量时依次生成用于操纵所述对象(118)内的核自旋的相位的所述至少两个自旋操纵梯度(202、204)，
其中，在所述第一振动状态(211)期间生成所述至少两个自旋操纵梯度中的第一自旋操纵梯度(202)，并且在所述一个或多个硬件元件和/或所述对象(118)的第二振动状态(213)期间生成所述至少两个自旋操纵梯度中的第二自旋操纵梯度(204)，其中，所述振动匹配梯度(200)被用于将所述第二振动状态(213)与所述第一振动状态(211)进行匹配。
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