CN113939747A - 针对3D径向MR成像的优化的k空间概况排列 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对对象(10)进行MR成像的方法。本发明的目的是实现具有降低水平的相位失真和对应图像伪影的使用径向采集的MR成像。本发明的方法包括以下步骤：a)通过使所述对象(10)经受成像序列来生成MR信号，所述成像序列包括RF脉冲和切换的磁场梯度；b)将所述MR信号采集为径向k空间概况，其中，在相反方向上采集空间相邻的k空间概况的对，并且其中，在时间上接近地采集的k空间概况在k空间中彼此靠近；c)根据所采集的MR信号来重建MR图像。此外，本发明涉及一种MR设备(1)和一种用于MR设备(1)的计算机程序。

Description

针对3D径向MR成像的优化的k空间概况排列
技术领域
本发明涉及磁共振(MR)成像领域。本发明涉及对被放置在MR设备的检查体积中的对象进行MR成像的方法。本发明还涉及MR设备以及在MR设备上运行的计算机程序。
背景技术
如今，利用磁场与核自旋之间的相互作用来形成二维或三维图像的图像形成MR方法已经得到广泛使用，在医学诊断领域中尤其如此，因为它们与其他成像方法相比对于软组织成像在许多方面都具有优越性，它们不需要电离辐射并且通常是无创的。
通常，根据MR方法，将被检查的患者的身体布置在强且均匀的磁场B0中，该磁场B0的方向同时定义了测量与之相关的坐标系的轴(通常为z轴)。磁场B0针对个体核自旋产生取决于磁场强度的不同能级，该磁场强度能够通过施加定义频率(所谓的拉莫尔频率或MR频率)的电磁交变场(RF场)而被激励(自旋共振)。从宏观的角度看，个体核自旋的分布会产生整体磁化，能够通过施加适当频率的电磁脉冲(RF脉冲)使该整体磁化偏离平衡状态，而该RF脉冲的对应磁场B1垂直于z轴延伸，使得该磁化绕z轴进行进动运动。进动运动描述了圆锥的表面，其锥角被称为翻转角。翻转角的幅值取决于所施加的电磁脉冲的强度和持续时间。在所谓的90°脉冲的情况下，该磁化从z轴偏转到横向平面(翻转角90°)。
在RF脉冲终止之后，该磁化弛豫回原始的平衡状态，在该状态下，以第一时间常数T1(自旋晶格或纵向弛豫时间)再次建立z方向上的磁化，并且在垂直于z方向的方向上的磁化以较短的第二时间常数T2(自旋-自旋或横向弛豫时间)弛豫。能够借助于接收RF线圈来检测横向磁化及其变化，该接收RF线圈以在垂直于z轴的方向上测量磁化变化的方式被布置和定向在MR设备的检查空间内。横向磁化的衰减伴随着由局部磁场不均匀性引起的在RF激励之后发生的失相，该失相促进了从具有相同信号相位的有序状态转变到所有相角均匀分布的状态。能够借助于重新聚焦RF脉冲(例如，180°脉冲)来补偿失相。这会在接收线圈中产生回波信号(自旋回波)。
为了在体内实现空间分辨率，将沿着三个主轴延伸的时变磁场梯度叠加在均匀磁场B0上，从而使得自旋共振频率具有线性空间依赖性。然后，在接收线圈中拾取的信号包含不同频率的分量，这些分量能够与体内的不同位置相关联。经由接收线圈获得的信号数据对应于空间频域并且被称为k空间数据。k空间数据通常包括对不同相位编码采集的多条线。通过收集大量样本将每条线数字化。借助于傅立叶变换将k空间数据集转换为MR图像。
在本领域中已知不同的三维(3D)径向或螺旋MR成像技术。
在3D径向MR成像中，采集多个k空间概况，这多个k空间概况构成以不同取向通过被成像对象的投影。在所有三个坐标轴上同时施加具有变化的幅度的频率编码，以在k空间中产生所要求的旋转图案，从而根据所期望的视场(FOV)和图像分辨率来完全覆盖k空间中的球形体积。通过在采集期间独立增大的极轴和方位角旋转角度来定义径向k空间概况。由于3D径向方法采集具有沿着所有三个笛卡尔坐标轴(kx、ky、kz)的分量的径向投影，因此该技术通常被称为Koosh球成像，因为它与对应的儿童玩具相似。在径向MR成像中，通常不使用滤波反投影来重建所采集的信号数据，而是将所采集的信号数据“重新网格化”到常规的笛卡尔k空间图案上，然后经由直接傅立叶变换来重建所采集的信号数据。
已经提出了不同的技术来在k空间中布置和排列径向概况，以便实现有效且均匀的k空间覆盖。一种方法被称为“螺旋叶序”(参见Piccini等人的文章(Magn.Reson.Med.，第66卷，第1049-1056页，2011年)。所提出的方案基于螺旋叶序，在植物学中，螺旋叶序是叶子在茎杆上的一种特定布置形式。这种图案以简单的数学实现方式为特征，并且能够被容易地集成到现有的3D径向采集框架中。螺旋叶序图案结合了k空间概况的分布的整体均匀性和减少涡流效应的读出结果的固有布置。螺旋叶序图案已被证明是针对其中涉及径向欠采样和运动的体积采集的鲁棒解决方案。
在首字母缩写词FLORET(费马环状正交编码轨迹，参见Pipe等人的文章(Magn.Res.Med.，第66卷，第1303-1311页，2011年)下已知3D螺旋采集方案。根据FLORET方法，沿着3D螺旋轨迹采集k空间概况。轨迹集基于单个费马螺旋波形，该单个费马螺旋波形在k空间的中心基本上被欠采样。多条轨迹被组合在堆叠的锥形配置中。该技术在梯度性能和均匀轨迹间距方面非常有效。作为中心向外的轨迹，它提供了较短的最小回波时间并且具有良好的k空间覆盖。
在已知的所谓的星形堆叠采集方案(参见例如WO 2013/159044 A1)中，应用了多个空间非选择性或板层选择性RF激励，在每个RF激励之后采集一个或多个MR信号(例如，梯度回波信号)，其中，每个MR信号表示一个k空间概况。从在k空间中的多个平行平面中，将MR信号采集为径向k空间概况。这些平面被布置在沿着k空间中的一个坐标轴的不同位置处。在这个方向(例如，kz方向)上执行标准笛卡尔相位编码，同时在每个单个平面内沿着围绕中心(kx＝ky＝0)旋转的径向“辐条”采集MR信号。这样得到了由堆叠的圆盘(“星形堆叠”)组成的圆柱形k空间覆盖。从技术上讲，这是通过在切片的平面内方向上同时生成磁场梯度并调制其幅度来实现的。
类似地，在也是已知的螺旋堆叠采集方案中，在每个非选择性或平板选择性RF激励之后采集表示螺旋k空间概况的一个或多个MR信号。与星形堆叠方法一样，平面也被布置在沿着k空间中的一个坐标轴的不同位置处，其中，在这个方向上执行标准笛卡尔相位编码，同时在每个单个平面内沿着以k空间中心(kx＝ky＝0)为原点的螺旋轨迹采集MR图像。
上述3D径向和螺旋采集方案为临床3D和4D MR成像提供了若干有前景的优点，例如，高运动鲁棒性和温和的混叠伪影。然而，一个缺点是：例如由于被成像对象引发的主磁场的不均匀性和在采集期间生成的涡流、梯度通道延迟等，规定的径向或螺旋k空间轨迹通常不是采集MR信号所沿着的真实轨迹。这样的偏差可能导致相位误差和重建图像中的伪影。
在使用笛卡尔采样方案的MR成像中，k空间概况是以直线方式采集的，因此所有k空间概况都在一个特定方向上累积相位误差，这通常不会导致图像伪影。另一方面，非笛卡尔k空间轨迹明显更容易受到相位失真的影响。例如，在径向MR成像中，k空间概况围绕k空间的中心旋转，每个k空间概况根据旋转角度累积不同的相位误差。这些多方向相位误差会导致重建图像中出现严重的伪影。
发明内容
从上文中可以容易地意识到，需要改进的MR成像技术。因此，本发明的目的是实现具有降低水平的相位失真和对应图像伪影的使用径向采集的MR成像。
根据本发明，公开了一种对被定位在MR设备的检查体积中的对象进行MR成像的方法。所述方法包括以下步骤：
a)通过使所述对象经受成像序列来生成MR信号，所述成像序列包括RF脉冲和切换的磁场梯度；
b)将所述MR信号采集为径向或螺旋k空间概况以覆盖k空间中的三维体积，其中，在相反方向上采集空间相邻的k空间概况的对，并且其中，在时间上接近地采集的k空间概况在k空间中彼此靠近；并且
c)根据所采集的MR信号来重建MR图像。
根据本发明，执行二维或三维径向采集。其中，应用对k空间概况的排列，其中，k空间概况的取向增大，使得(i)在(几乎)相反方向上采集空间相邻的k空间概况的对，并且(ii))在时间上接近地采集的尽可能多的k空间概况(例如，连续采集的k空间概况)在k空间中彼此靠近，这意味着它们在k空间中具有小的空间距离和相似的取向。本发明被实施为体积径向多击发采集。个体采集击发与一个射频激励相关联，并且从个体k空间片段中采集k空间概况。在一个片段内，针对连续位置以相等的第一取向采集第一组k空间概况(例如，(大约)一半数量的所讨论的片段的k空间概况)。在该片段内，以相等的第二取向采集第二组k空间概况(例如，(大约)另一半数量的针对该片段的k空间概况)，但是第二组k空间概况的取向(略微)不同于第一组(一半)空间概况的取向。k空间概况的取向与3D k空间中的旋转角度相关联，并且k空间概况中的每个k空间概况都与k空间中的位置相关联。例如，在3D星形堆叠方法中，k空间概况处于在不同纵向位置处的相应堆叠中，并且k空间概况具有(在圆柱坐标系中)相应的角度取向。对于多个不同的纵向堆叠切片，片段可以被形成为具有相等的第一取向或第二取向的k空间概况的组。
在这种体积星形堆叠径向类型的k空间采样中，MR数据的采集是在多击发方法中完成的，其中，在每个击发中采集k空间概况的k空间片段。(在k空间中)接近的k空间概况成为一组，沿着相等取向的k空间辐条，并且针对一个片段的不同的组具有最小角度增量。针对一个片段的在k空间中相邻的k空间概况是沿着相反方向采集的。这种k空间采样模式对相位误差表现得相当不敏感，特别是在涡流效应在相反方向的k空间概况之间被最小化和抵消时。
通过将在相反方向采集的k空间概况在k空间中尽可能彼此靠近地对齐(特别是在片段内彼此靠近地对齐)，能够避免大部分相位误差。对应的k空间概况的相位误差具有相反的符号，因此能够被抵消。优选地，在重建所述MR图像的步骤中将所采集的MR信号数据重新网格化到笛卡尔k空间网格上，使得能够应用傅立叶变换或其他合适的常规重建算法。相位误差在重新网格化流程中被抵消，使得最终重建的MR图像没有相位误差引发的伪影。以这种方式，本发明实现了对例如由B0不均匀性和/或涡流引起的相位误差的固有去除。能够通过使用常规的相位校正算法来去除残余的相位误差。
本发明的方法所采用的成像序列可以是例如超快速场回波(TFE)序列或平衡(超快速)场回波序列或回波平面成像(EPI)或超快速自旋回波(TSE)序列或GRASE序列。
优选地，能够应用多回波采集，其中，重建MR图像所要求的k空间概况的总集被划分到多个“击发”中，即，后跟有多个重新聚焦梯度或重新聚焦RF脉冲的RF激励，以生成快速演替的场或自旋回波的队列，每个回波对应一个k空间概况。
优选地，在多回波成像序列的每个个体击发内应用本发明的k空间概况排列方案。这意味着使用本发明的k空间概况排列在每个击发内采集一个k空间片段。不同的k空间片段与每个击发相关联，并且与不同击发相关联的k空间片段在空间上彼此不同。以这种方式，满足了本发明的方法的要求，即，在时间上接近地采集的k空间概况在k空间中彼此靠近。从k空间片段采集的k空间概况是在成像序列的一个击发内采集的，因此是在时间上接近地采集的。另一方面，由于在一个击发中采集的k空间概况覆盖了片段(即，在k空间中的封闭部分体积)，因此在一个击发中包括的k空间概况能够被认为是彼此靠近的，而与不同击发/片段相关联的k空间概况则不是彼此靠近的。
在多回波方法中，k空间概况的取向在击发之间(或者换句话说，从击发到击发)增大，以均匀覆盖k空间。径向采集的取向优选根据黄金角度方案而增大。在黄金角度方案中，k空间概况的取向每次旋转ΔΦ＝111.25°，这对应于180°乘以黄金比例。因此，随后采样的k空间概况总是添加补充信息，同时填充先前采样的k空间概况中的最大间隙。因此，任何序列采集概况集合都近似均匀地覆盖k空间，这例如使得能够重建时间子帧并且使本发明的方法非常适合动态(4D)成像研究。
本文使用的术语“黄金角度”还涵盖了已知的“微小黄金角度”(参见Wundrak等人的“Golden ratio sparse MRI using tiny golden angles”(Magn.Reson.Med.，第75卷，第2372-2378页，2016年))。
本发明的方法特别适合与脂肪抑制相结合，因为通过本发明的方法显著提高了脂肪抑制效率。因此，根据本发明使用的成像序列能够包括脂肪抑制准备序列。这能够是在常规的MR成像(例如，STIR(短T1反转恢复)、SPIR(具有反转恢复的频谱预饱和)或SPAIR(频谱衰减的反转恢复)序列)中使用的准备序列。
SPAIR使用频谱选择性绝热反转脉冲来反转被成像体积中的脂肪自旋。在绝热脉冲之后，施加大的扰流器磁场梯度以破坏任何横向磁化。根据反转的脂肪自旋的T1弛豫率，反转的脂肪自旋开始弛豫回到平衡状态。经过一定的特性时间之后，脂肪自旋的纵向磁化强度将为零。此时，施加成像序列的实际采集模块的激励脉冲。由于此时脂肪自旋的纵向磁化强度为零，因此所施加的激励脉冲不会对所采集的MR信号产生影响。能够考虑在每次施加SPAIR准备序列之后反转本发明的k空间概况排列。能够利用固有的相位误差抵消来消除所重建的MR图像中的残留脂肪贡献。
在本发明的优选实施例中，根据Koosh球、FLORET、星形堆叠或螺旋堆叠方案来采集MR信号(参见上文的描述、具体优点和参考文献)。
根据本发明，结合3D径向采集，也能够针对各向异性视场来调整k空间概况的取向分布(参见Wu等人的“Anisotropic field-of-view support for golden angle radialimaging”(Magn Reson Med.，第76卷，第229-236页，2016年)，其中，径向k空间概况不是等距分布的。也可以根据本发明利用上面提到的螺旋叶序方案。优化概况排列的其他方法可以与本发明相结合，例如，椭圆或CENTRA排列(参见WO 2016202707 A1)或者使用旋转的星形堆叠来提高采集速度(参见Zhou等人的“Golden-ratio rotated stack-of-starsacquisition for improved volumetric MRI”(Magn.Reson.Med.，2017年)。也能够采用半扫描方法来加速采集。
固有相位误差校正和可变k空间采样密度使得本发明的方法非常适合与压缩感测(CS)或并行成像(例如，SENSE或SMASH)相结合。也能够有利地使用深度学习方法来重建MR图像。许多深度学习技术最近已经成功应用于CS背景下的MR图像重建(例如参见Hammernik等人的文章(Magn.Reson.Med.，第79卷，第3055-3071页，2018年)。
在本发明的另一优选实施例中，使用k空间加权图像对比度(KWIC)滤波器来重建MR图像(参见Song等人的文章(Magn.Reson.Med.，第44卷，第825-832页，2000年)以重建所期望的弛豫时间加权的MR图像。
在已知的PROPELLER成像技术中采集的k空间概况也被认为是本发明的意义内的径向k空间概况。在PROPELLER构思中，以N个条带的形式在k空间中采集MR信号，每个条带由L个平行的k空间概况组成，对应于基于笛卡尔的k空间采样方案中的L条最低频率相位编码线。每个条带(也被称为k空间刀片)在k空间中旋转了例如180°/N或黄金角度的旋转角度，使得整个MR信号集合在k空间中跨越一个圆圈。根据本发明，可以在相反方向上采集后续的k空间刀片以实现本发明的固有相位误差校正。
在另外的优选实施例中，从至少一个k空间概况导出在采集期间发生的对象的运动，并且在重建MR图像的步骤中校正检测到的运动。虽然它们在原则上具有运动鲁棒性，但是只要不应用额外的运动补偿措施，从3D径向采集获得的MR图像就仍然可能受到运动的影响。已经提出使用径向k空间概况作为检测运动或呼吸状态的固有导航器(参见例如Grimm,R.等人的“Self-gating reconstructions of motion and perfusion for free-breathing T1-weighted DCEMRI of the thorax using 3D stack-of-stars GREimaging”(第20届科学会议论文集，国际医学磁共振学会，2012年)。这样的方法能够有利地与本发明的方法结合以减少运动引发的图像伪影。
到目前为止所描述的本发明的方法能够借助于一种MR设备来执行，所述MR设备包括：至少一个主磁体线圈，其用于在检查体积内生成均匀稳定的磁场B0；多个梯度线圈，其用于在所述检查体积内生成在不同空间方向上的切换的磁场梯度；至少一个RF线圈，其用于在所述检查体积内生成RF脉冲和/或接收来自被定位在所述检查体积中的对象的身体的MR信号；控制单元，其用于控制RF脉冲和切换的磁场梯度的时间演替，以及重建单元，其用于根据接收到的MR信号来重建MR图像。本发明的方法能够通过对MR设备的重建单元和/或控制单元进行对应的编程来实施。
本发明的方法能够有利地在目前临床上使用的大多数MR设备上执行。为此，仅需要利用计算机程序来控制MR设备而使得MR设备执行本发明的上述方法步骤。该计算机程序可以存在于数据载体上或者存在于数据网络中，以便被下载而安装在MR设备的控制单元中。
附图说明
附图公开了本发明的优选实施例。然而，应当理解，附图仅被设计用于说明的目的，而不是对本发明进行限制。在附图中：
图1示出了用于执行本发明的方法的MR设备的框图；
图2示意性地图示了根据本发明的一个实施例的采集方案；
图3示出了根据本发明的另一实施例的3D星形堆叠采集；
图4图示了使用本发明的k空间概况排列的3D Koosh球采集；
图5示出了常规采集的腹部MR图像和根据本发明的方法的针对3DKoosh球采集的腹部MR图像。
具体实施方式
参考图1，以框图形式示出了MR设备1。该设备包括超导或电阻式主磁体线圈2，使得沿着穿过检查体积的z轴创建基本上均匀的、在时间上恒定的主磁场B0。该设备还包括(1阶、2阶和(在适用时)3阶)匀场线圈的集合2'，其中，流过集合2'的个体匀场线圈的电流是可控制的，从而最大程度地减少检查体积内的B0偏差。
磁共振生成和操纵系统应用一系列RF脉冲和切换的磁场梯度来反转或激励核磁自旋，引起磁共振，重新聚焦磁共振，操纵磁共振，在空间上编码磁共振和以其他方式编码磁共振，使自旋饱和等以执行MR成像。
更具体地，梯度放大器3沿着检查体积的x轴、y轴和z轴将电流脉冲或波形施加到全身梯度线圈4、5和6中的选定的一个。数字RF频率发射器7经由发射/接收开关8将RF脉冲或脉冲包发射到身体RF线圈9，以将RF脉冲发射到检查体积中。典型的MR成像序列包括短持续时间的RF脉冲段的包，它与任何施加的磁场梯度一起实现对核磁共振信号的选定操纵。RF脉冲用于饱和共振，激励共振，反转磁化，重新聚焦共振或操纵共振以及选择被定位在检查体积中的身体10的部分。MR信号也被身体RF线圈9拾取。
为了生成身体10的有限区域的MR图像或者为了借助于并行成像来进行扫描加速，将局部阵列RF线圈11、12、13的集合与被选择用于成像的区域邻接放置。阵列线圈11、12、13能够用于接收由身体线圈RF发射引起的MR信号。
结果得到的MR信号由身体RF线圈9和/或阵列RF线圈11、12、13拾取，并由优选由包括前置放大器(未示出)的接收器14解调。接收器14经由发送/接收开关8被连接到RF线圈9、11、12和13。
主机计算机15控制匀场线圈2'以及梯度脉冲放大器3和发射器7，以生成多个MR成像序列中的任一个，例如，回波平面成像(EPI)、回波体积成像、梯度和自旋回波成像、快速自旋回波成像等。对于选定的序列，接收器14在每个RF激励脉冲之后快速演替地接收单条或多条MR数据线。数据采集系统16对接收到的信号执行模数转换并且将每条MR数据线转换为数字格式以供进一步处理。在现代MR设备中，数据采集系统16是专门用于采集原始图像数据的单独的计算机。
最终，数字原始图像数据由重建处理器17重建成图像表示，重建处理器17应用傅立叶变换或其他适当的重建算法(例如，SENSE或GRAPPA)。MR图像可以表示穿过患者的平面切片、平行的平面切片的阵列、三维体积等。然后将图像存储在图像存储器中，在图像存储器中可以访问该图像以例如经由视频监视器18将切片、投影或图像表示的其他部分转换成适当的格式以进行可视化，视频监视器18提供结果得到的MR图像的人类可读显示。
对主机计算机15进行编程以运行在上文和下文中描述的本发明的方法。
通过继续参考图1并且进一步参考图2-5，解释了本发明的成像方法的实施例。
在图2中示例性图示了根据本发明的径向k空间概况的排列。在该示例中，要采集的k空间概况的总数(N)被细分到多个击发中，图2中示出了其中的前三个击发(击发1、击发2、击发3)。在图中通过在每个块下面的箭头所示的每个击发中采集多个(1、2、3…P)径向k空间概况，每个块表示一个击发。每个击发的k空间概况的数量P被选择为使得N＝M×P。每个击发任选地包括用于脂肪抑制的准备(子)序列，例如，SPIR顺序。在每个击发内，与k空间概况相关联的数量(1、2、3…P)指示时间采集顺序(例如，回波号)。以如下方式采集k空间概况1、2、3、4、5、…、P-4、P-3、P-2、P-1、P：在时间上接近地采集的k空间概况在k空间彼此靠近。一个击发的k空间概况的前半部分和后半部分中的每项分别具有相同的旋转角度。在每个击发的k空间概况的前半部分(1、2、3、4、5、…)之后，旋转角度增大了最小角度
Figure BDA0003390598820000101
该最小角度
Figure BDA0003390598820000102
例如被选择为满足根据视场的奈奎斯特准则。此后，从与前半部分相同的平面集合中但以相反的方向和序列采集k空间概况的后半部分P-4、P-3、P-2、P-1、P。以这种方式，实现了在时间上接近地采集的k空间概况具有在k空间中的相同或相似的取向，从而使读出梯度切换最小化并因此使涡流最小化。同时，采集k空间概况而使得在几乎相反的方向上采集在k空间中靠近的k空间概况(对[1，P]、[2，P-1]、[3，P-2]、[4，P-3]、[5，P-4]…)，以固有地抵消大部分相位误差，并且还允许(任选地)使用相位校正算法来去除重建中的残余相位误差。从击发到击发的过程中，k空间概况旋转了黄金角度Ψ，以使运动相关的伪影最小化并允许时间滤波技术(如KWIC)。图2所示的排列方案能够应用于各种非笛卡尔k空间采样方案，如Koosh球、FLORET、星形堆叠和螺旋堆叠。
图3a示出了k空间的等轴透视图，以进一步图示上面描述的本发明的针对3D星性堆叠采集的k空间概况的排列。图3b示出了在kx/ky平面上的对应投影。在所描绘的实施例中，示出了在成像序列的前三个相继击发中采集的k空间概况。每个击发由十个k空间概况组成。从与相应击发相关联的不同k空间片段采集三组k空间概况。k空间概况的时间顺序被指代为表示k空间概况及其相应的采集方向的每个箭头的起点处的数字。在采集处于不同旋转角度的k空间概况之前，按顺序采集沿着坐标轴kz的所有相位编码步骤。这确保了保持较短的笛卡尔采样的时段，从而使得平面堆叠内的数据保持高度一致性并且保留针对星形堆叠方法的径向采样的一般运动鲁棒性。在旋转角度最小量地增大之前在kz方向上向下游利用笛卡尔相位编码步骤采集k空间概况1-5，并且在kz方向上向上游利用笛卡尔相位编码步骤采集概况6-10(即，从与概况1-5相同的平面但以(几乎)相反的采集方向采集概况6-10)。如图3b所示，在相继的击发之间，旋转角度增大了黄金角度Ψ。
图4是基于本发明提出的概况排列方案的Koosh球采集的图示。图4a示出了k空间的等轴透视图，图4b和图4d示出了针对k空间中的其中分布有k空间概况的球形体积的表面的俯视图和仰视图。图4c示出了在kx/ky平面上的投影。所有径向k空间概况都开始于球体的表面，经过k空间原点并且结束于球体的相反侧的表面上。示出了与成像序列的三个相继击发相关联的三组k空间概况。再次地，从与相应击发相关联的闭合k空间片段采集每个击发的k空间概况。在所描绘的实施例中，每个击发由十个k空间概况组成。采集的时间顺序被指代为表示k空间概况及其相应的采集方向的每个箭头的起点处的数字。在每个击发内，旋转角度仅根据奈奎斯特准则最小量地增大。根据螺旋叶序方案(见上文)来选择在每个区段中的k空间概况的起点或终点的轨迹。类似于图3的实施例中的情况，在一个击发的k空间概况的前半部分之后，采集方向反转，其中，以交错取向采集前半部分和后半部分的k空间概况，使得在采集期间能够使梯度切换最小化(以减少涡流)并且在(几乎)相反的方向上采集直接相邻的k空间概况。如图4c所示，在相继的击发之间，k空间概况的取向旋转了黄金角度Ψ。
图5示出了基于常规的采集方案的使用3D Koosh球技术采集的腹部的MR图像的示例(图5a)、在没有额外的相位校正的情况下使用本发明的概况排列的使用3D Koosh球技术采集的腹部的MR图像的示例(图5b)以及在有额外的相位校正的情况下使用本发明的概况排列的使用3D Koosh球技术采集的腹部的MR图像的示例(图5c)。在图5a中能够清楚地看到来自例如B0不均匀性、涡流或梯度延迟的模糊和相位误差(由箭头指示)。通过本发明的成像技术，这些伪影被固有地分离和平均化。与图5a相比，图5b清楚地示出了改善的脂肪抑制、针对噪声的增大的对比度以及腹部中的更少模糊。然而，一些伪影仍被遗留在图5b中(由箭头指示)。额外的固有相位校正(例如通过简单地调节MR图像的不同部分中的复杂图像值以获得一致的相位)能够完全去除相位影响，从而进一步提高了针对噪声的对比度，这有益于诊断和更好地描绘较小的结构，特别是在腹部成像中常见的困难的B0不均匀病理结构(图5c)。

Claims (15)

1.一种对被定位在MR设备(1)的检查体积中的对象(10)进行MR成像的方法，所述方法包括以下步骤：
a)通过使所述对象(10)经受3D径向成像序列来生成MR信号，所述3D径向成像序列包括RF脉冲和切换的磁场梯度，所述RF脉冲和切换的磁场梯度定义视场并且包括多回波成像序列的多个击发，每个击发包括后跟有多个重新聚焦磁场梯度或重新聚焦RF脉冲的RF激励脉冲，以生成快速演替的MR回波信号的队列，每个MR回波信号对应于一个k空间概况，并且其中，来自一个k空间片段的k空间概况是在所述成像序列的一个击发期间采集的，其中，不同的k空间片段与每个击发相关联；
b)针对个体k空间片段将所述MR信号采集为径向k空间概况，
其中，第一组k空间概况是在第一旋转角度采集的，并且
其中，第二组k空间概况是在第二旋转角度采集的，
所述第二旋转角度相对于所述第一旋转角度增大了最小角度
Figure FDA0003390598810000011
以满足根据所述视场和所述第一组k空间概况和所述第二组k空间概况的奈奎斯特准则，所述第一组k空间概况和所述第二组k空间概况是在相反方向上采集的；并且
c)根据所采集的MR信号来重建MR图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在相反方向上采集空间相邻的k空间概况的对，并且其中，在时间上接近地采集的k空间概况在k空间中彼此靠近。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在相反方向上采集一个k空间片段的空间相邻的k空间概况。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，根据黄金角度方案从击发到击发增大所述k空间概况的取向，以均匀地覆盖k空间。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，根据Koosh球方案、螺旋叶序方案、Floret螺旋方案、星形堆叠方案或螺旋堆叠方案来采集所述MR信号。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的方法，其中，所述成像序列包括脂肪抑制准备序列。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述脂肪抑制准备序列的每个实例之后反转所述k空间概况的采集顺序。
8.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其中，在相反方向上采集的空间相邻的k空间概况的对在取向方面的差异最小。
9.根据权利要求1-8中的任一项所述的方法，其中，在重建所述MR图像的步骤中将所采集的MR信号数据重新网格化到笛卡尔k空间网格上。
10.根据权利要求1-9中的任一项所述的方法，其中，重建所述MR图像的步骤涉及对所述MR信号数据的相位校正。
11.根据权利要求1-10中的任一项所述的方法，其中，根据至少一个k空间概况来导出在所述采集期间发生的所述对象(10)的运动，并且在重建所述MR图像的步骤中校正检测到的运动。
12.根据权利要求1-13中的任一项所述的方法，其中，使用非笛卡尔SENSE或压缩感测或深度学习方法来重建所述MR图像。
13.根据权利要求1-13中的任一项所述的方法，其中，所述成像序列是超快速场回波(TFE)或平衡(超快速)场回波序列或回波平面成像(EPI)序列或超快速自旋回波(TSE)序列或GRASE序列。
14.一种MR设备，包括：至少一个主磁体线圈(2)，其用于在检查体积内生成均匀稳定的磁场B0；多个梯度线圈(4、5、6)，其用于在所述检查体积内生成在不同空间方向上的切换的磁场梯度；至少一个RF线圈(9)，其用于在所述检查体积内生成RF脉冲和/或接收来自被定位在所述检查体积中的对象(10)的MR信号；控制单元(15)，其用于控制RF脉冲和切换的磁场梯度的时间演替，以及重建单元(17)，其用于根据接收到的MR信号来重建MR图像，其中，所述MR设备(1)被布置为执行以下步骤：
a)通过使所述对象(10)经受3D径向成像序列来生成MR信号，所述3D径向成像序列包括RF脉冲和切换的磁场梯度，所述RF脉冲和切换的磁场梯度定义视场并且包括多回波成像序列的多个击发，每个击发包括后跟有多个重新聚焦磁场梯度或重新聚焦RF脉冲的RF激励脉冲，以生成快速演替的MR回波信号的队列，每个MR回波信号对应于一个k空间概况，并且其中，来自一个k空间片段的k空间概况是在所述成像序列的一个击发期间采集的，其中，不同的k空间片段与每个击发相关联；并且
b)针对个体k空间片段将所述MR信号采集为径向k空间概况，
其中，第一组k空间概况是在第一相等旋转角度采集的，并且
其中，第二组k空间概况是在第二相等旋转角度采集的，
所述第二旋转角度相对于所述第一旋转角度增大了最小角度
Figure FDA0003390598810000031
以满足根据所述视场和所述第一组k空间概况和所述第二组k空间概况的奈奎斯特准则，所述第一组k空间概况和所述第二组k空间概况是在相反方向上采集的；
c)根据所采集的MR信号来重建MR图像。
15.一种要在MR设备上运行的计算机程序，所述计算机程序包括用于以下操作的指令：
a)通过使对象(10)经受3D径向成像序列来生成MR信号，所述3D径向成像序列包括RF脉冲和切换的磁场梯度，所述RF脉冲和切换的磁场梯度定义视场并且包括多回波成像序列的多个击发，每个击发包括后跟有多个重新聚焦磁场梯度或重新聚焦RF脉冲的RF激励脉冲，以生成快速演替的MR回波信号的队列，每个MR回波信号对应于一个k空间概况，并且其中，来自一个k空间片段的k空间概况是在所述成像序列的一个击发期间采集的，其中，不同的k空间片段与每个击发相关联；并且
b)针对个体k空间片段将所述MR信号采集为径向k空间概况，
其中，第一组k空间概况是在第一相等旋转角度采集的，并且
其中，第二组k空间概况是在第二相等旋转角度采集的，
所述第二旋转角度相对于所述第一旋转角度增大了最小角度
Figure FDA0003390598810000041
以满足根据所述视场和所述第一组k空间概况和所述第二组k空间概况的奈奎斯特准则，所述第一组k空间概况和所述第二组k空间概况是在相反方向上采集的；
c)根据所采集的MR信号来重建MR图像。
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