CN114902062A - 具有内部运动检测的3d mr成像 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对放置在MR装置(1)的检查体积中的目标(10)进行MR成像的方法。本发明的目的是实现提供运动补偿并且还允许对系统缺陷进行精确补偿的快速3D MR成像。本发明的方法包括以下步骤:使所述目标(10)目标(10)经受3D成像序列的若干次激发(S1‑S4),其中,由每次激发(S1‑S4)生成MR信号的队列,每个MR信号表示k空间概况,其中,每次激发(S1‑S4)的k空间概况的集合包括至少一个导航器概况和若干个成像概况;采集所述MR信号;根据所述至少一个导航器概况来导出运动信息;并且根据所述成像概况来重建MR图像,其中,基于所述运动信息来应用运动补偿。运动引起的相位误差可以根据所述导航器概况导出,其中,所述运动补偿涉及相应的相位校正。此外,由磁场梯度缺陷和/或涡流引起的相位误差可以根据所述导航器概况导出,并且可以在图像重建期间应用相应的相位校正。此外,本发明涉及一种用于执行该方法的MR装置(1)以及一种在MR装置(1)上运行的计算机程序。

Description

具有内部运动检测的3D MR成像
技术领域
本发明涉及磁共振(MR)成像的领域。其涉及目标的MR成像的方法。本发明还涉及MR装置和要在MR装置上运行的计算机程序。
背景技术
当今广泛地使用图像形成MR方法,其利用磁场与核自旋之间的相互作用以形成二维或三维图像,特别是在医学诊断的领域使用,因为对于对软组织的成像,它们相对于其他方法在许多方面是有优势的,不需要电离辐射并且通常是非侵入性的。
根据一般的MR方法,目标,例如要被检查的患者的身体,被布置于强的均匀的磁场中,所述磁场的方向同时定义了测量所基于的坐标系的轴(通常是z轴)。磁场产生取决于磁场强度的针对个体核自旋不同的能级,所述能级可以通过施加具有限定频率(所谓的拉莫尔频率,或MR频率) 的电磁交变场(RF场)而被激发(自旋共振)。从宏观的视角,个体核自旋的分布产生总体磁化,其可以通过施加合适的频率的电磁脉冲(RF脉冲)而被偏离出平衡态,使得自旋执行关于z轴的进动。进动描绘锥形的表面,其孔径角被称为翻转角。翻转角的幅值依赖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,自旋被从z轴偏转到横向平面(翻转角90°)。
在RF脉冲结束后,磁化弛豫回初始的平衡态,其中,z方向的磁化以第一时间常数T1(自旋晶格弛豫或纵向弛豫时间)再次建立,并且在垂直于z方向的磁化以第二时间常数T2(自旋自旋或横向弛豫时间)弛豫。磁化的变化可以借助于接收RF线圈检测到,其以如下的方式在MR装置的检查体积内被布置和取向:使得磁化的变化在垂直于z轴的方向被测量。横向磁化的衰减伴随有,例如,在施加90°脉冲之后,核自旋(由磁场不均匀性引起的)从具有相同相位的有序状态到所有相位角均匀地分布的状态(失相)的转变。所述失相可以借助于重新聚焦RF脉冲(例如,180°脉冲) 来补偿。这在接收线圈中产生回波信号(自旋回波)。
为实现身体中的空间分辨,沿着主轴延伸的恒定磁场梯度被叠加到均匀磁场上,造成自旋共振频率的线性空间依赖性。在所述RF接收天线中拾取的信号则包括不同频率的分量,所述分量可以与所述身体/目标中的不同位置相关联。经由所述RF接收线圈获得的信号数据对应于空间频率域,并且被称作k空间数据。k空间数据通常包括使用不同相位编码采集的多个概况(线)。每个概况都通过收集若干样本进行数字化。k空间数据的集合借助于图像重建算法而被转换成MR图像。
在三维(3D)星形堆叠MR成像中(参见,例如,WO 2013/159044 A1),应用了若干空间非选择性或平板选择性RF激励,每个激励之后都采集MR信号的队列(例如梯度回波信号),其中,每个MR信号表示k空间分布。MR信号作为径向k空间概况从k空间中的多个平行平面采集。在垂直于平面的方向(例如,kz方向)执行标准笛卡尔相位编码,而沿每个绕中心旋转的径向“辐条”在每个单个切片内采集MR信号(kx=ky=0)。这导致由堆叠的圆盘(“星形堆叠”)组成的圆柱形k 空间覆盖。从技术上讲,这是通过同时在平面内方向上生成磁场梯度并调制其幅值来实现的。可以使用不同的方案来选择k空间概况采集步骤的时间顺序。例如,可以在采集不同角位置(旋转角) 的k空间概况之前顺序地采集沿垂直于径向k空间概况的方向的所有相位编码步骤。这样可确保笛卡尔采样的周期保持较短,其造成平面的堆叠中高的数据一致性,并保留针对星形堆叠采样方案的径向采样的总体运动鲁棒性。笛卡尔相位编码步骤可以从中心切片到k空间外围(中心向外)执行,或者以从-kz,max到+kz,max的线性顺序执行。对于角度顺序,成像序列可以使用具有多个交错的等距角度采样,也可以使用所谓的黄金角方案。在等距方案中,根据ΔΦ=180°/n总数来计算角距离,即径向k空间概况的旋转角度增量,其中,n总数是每平面的k空间概况的总数。在黄金角方案中,k空间概况的旋转角每次增加ΔΦ=111.25°,相当于180°乘以黄金比。因此,后续采样的径向k空间概况始终会补充互补信息,同时填充先前采样的概况集中的最大间隙。结果,采集的概况的任何顺序集合大致均匀地覆盖了k空间,例如,使得能够重建时间子帧并使黄金角方案也非常适合于动态(4D) 成像研究。此外,黄金角方案减少了k空间中的时间相干性。因此,运动不一致性在k空间中散布并且伪影被衰减。
类似地,在又一种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,采集一个或多个表示平面螺旋k空间分布的MR信号。与星形堆叠方法一样,标准笛卡尔相位编码是在垂直于螺旋平面的方向上执行的。沿着螺旋轨迹在每个单一平面内采集MR信号,它们各自的起点或终点在k空间中心(kx=ky=0)。
上述3D径向星形堆叠和螺旋堆叠方案为临床3D和4D MR成像提供了几个有希望的优势,例如高运动鲁棒性和良性混叠伪影,特别是结合k空间概况的黄金角分布。
然而,尽管这种固有的运动鲁棒性,但是只要没有应用额外的运动补偿措施,所采集的MR 图像通常仍会受到运动引起的信号波动的损害。
此外,由系统缺陷引起的MR信号波动,如梯度延迟和涡流,会对图像质量产生负面影响。已知为了补偿这些影响而应用相位校正。相位校正根据在(大约)相反方向上采集的相邻k空间概况来导出。然而,相邻的k空间概况通常是在扫描期间在成像目标的完全不同的运动状态下采集的,从而导致相位不一致和条纹伪影。
发明内容
根据上述内容容易理解,存在对改进的MR成像技术的需要。本发明的一个目的是实现提供运动补偿并且还允许对系统缺陷进行精确补偿的快速3D MR成像。
根据本发明,公开了一种对放置在MR装置的检查体积中的目标进行MR成像方法。所述方法包括以下步骤:
使所述目标经受3D成像序列的若干激发,其中,由每次激发生成MR信号的队列,每个MR 信号表示k空间概况,其中,每次激发的k空间概况的集合包括至少一个线性k空间导航器概况和若干个成像概况;
采集MR信号;
从所述至少一个线性k空间导航器概况导出运动信息;并且
根据所述成像概况来重建MR图像,其中,基于所述运动信息应用运动补偿。
优选地,每次激发包括朝向不同方向的至少三个线性k空间导航器概况。
本发明实现了具有固有的逐激发导航的多激发3D MR成像,优选地在三个(正交)空间方向上,其中,相应的运动补偿将所有三个方向上的运动都考虑在内。本发明由此提供了用于高分辨率和低失真3D(和4D)MR成像的强大技术。
根据本发明,成像序列的每次激发包括用于激发横向核磁化的RF脉冲,在每个激发RF脉冲之后生成MR信号(例如自旋回波信号)的队列。这些MR信号被采集。至少三个MR信号(优选地,每次激发的第一个MR信号)构成在不同方向(优选地,沿三个坐标轴)定向的线性k空间导航器概况。导航器概况之后是若干成像概况。例如,线性k空间导航器概况是k空间中的每一单条线。线性k空间导航器只需要非常短的采集时间。此外,对于3D k空间体积中的每个正交方向,单个线性k空间概况可能就足够了。线性k空间概况的取向可以用作投影方向以获得针对3D k空间中每个方向的导航器数据。通过采用成对的线性k空间概况可以实现更准确的校正,其中,每个对包含k空间中相反方向的线性k空间概况。可以以高采集速度采集线性k空间导航器概况,并且可以覆盖宽范围的运动校正,应用若干这样的激发以对k空间进行完全采样,以便能够以所需的分辨率根据所采集的成像概况重建完整的MR图像。本发明提出了在采集成像概况之前在每次激发中采集三个(或更多个)导航器概况。本发明使用这些导航器概况来导出运动信息,例如通过估计在所有三个方向上的运动引起的相位误差,稍后将其用于重建步骤以用于运动补偿,例如通过相应的相位校正。在整个扫描过程中确定所有三个方向的相位误差提供了完全校正运动引起的相移的独特能力。任选地,在通过接收RF线圈阵列采集MR信号的情况下,仅经由RF线圈的子集采集的导航器概况可以用于导出运动信息,即运动引起的相位误差,这取决于RF线圈相对于发生的运动的(主)方向的位置和取向。这可以提高相位校正的质量。
任选地,MR信号的序列包括在时间上在分别表示导航器概况和成像概况的MR信号之前生成的多个启动MR信号。3D成像序列可以是例如TFE(快速场回波)序列,其中每次激发包括用于激发横向核磁化的RF脉冲,随后是若干重新聚焦磁场梯度,将MR信号序列生成为场回波信号。在实际采集导航器和成像概况之前,在TFE成像序列的每次激发中可能存在特定数量的初始启动回波信号,从而允许回波序列稳定并达到横向核磁化的稳态。启动回波信号不用于导航或图像重建。
此外,可以通过安装在磁共振检查系统的主机上的重建软件来完成根据成像概况重建磁共振图像,并且并入基于线性k空间导航器信息的运动和伪影校正。替代地,重建可以在时间和地点上与磁共振检查系统和MR数据采集相分离,例如通过将导航器概况和成像概况上传到“云”,在那里可以通过专用的校正和重建软件进行校正和重建。
在本发明的优选实施例中,每次激发的一组k空间概况包括一对或多对导航器概况(优选地,至少六个导航器概况形成三对),其中,每个对的概况都朝向相反的空间方向。采集导航器概况的反平行对能够导出由磁场梯度缺陷和/或涡流引起的相位误差以及相应的相位校正。由于每个对的导航器概况的时间上接近的采集,这种相位校正不会受到运动的负面影响。在成像目标的(基本上) 相同的运动状态期间采集每个对的导航器概况。因此,有效避免了导致图像伪影的相位校正不一致。因此,本发明提供了一种具有运动补偿的3D MR成像技术以及对所使用的MR装置的缺陷的精确补偿。
在优选的实施例中,从导航器概况导出运动信息涉及在采集MR信号期间检测目标的运动引起的位移和/或变形,并将每组k空间概况分配给运动状态。其中,每个运动状态对应于目标的运动引起的位移和/或变形的多个连续范围之一。可以确定每个运动状态出现的频率,以便在重建MR图像的步骤中对k空间概况应用加权,对与较频繁的运动状态相关联的k空间概况应用较强的权重,并且对与较不频繁的运动状态相关联的k空间概况应用较弱的权重。因此,在该实施例中使用导航器概况来实现用于运动补偿的软门控方法,即用于减少由运动引起的伪影。
从导航器概况导出运动信息,特别是为了能够将k空间概况的集合分配给如前所述的运动状态,可以涉及根据重建的投影图像或者根据导航器概况来确定目标的质心的位置。目标的质心的位置的变化反映了目标的运动,例如在MR信号采集期间发生的呼吸运动或心脏运动。由于已知这些运动具有不同的频率,因此可以根据各自的频带通过滤波来分离它们。基于检测到的呼吸运动,例如,前述软门控方法可用于将MR图像重建聚焦在患者在自由呼吸期间采取的最常见位置期间采集的MR信号数据上。
在另一优选的实施例中,运动信息由经由一个或多个外部运动传感器从目标采集的运动数据来补充。例如,可以使用相机或呼吸带来提高在MR信号采集期间确定瞬时运动状态的精度。外部运动传感器可用于例如检测目标的(呼吸)运动的频率。然后,检测到的频率可用于计算经带通滤波的质心,如前所述。
在又一个优选实施例中,使用如上所述的星形堆叠或螺旋堆叠采集方案来采集MR信号。为了优化所采集的成像概况的k空间分布,可以根据黄金角度方案选择径向或螺旋k空间概况的角度排序。旋转角的分布也可以适应各向异性的视场(见Wu等人的Al,“Anisotropic field-of-view support for golden angle radial imaging,Magn ResonMed.,76,229-236,2016),其中,径向(或螺旋)k空间分布不是等距分布的。用于优化采样顺序的其他方法,例如CENTRA排序(参见WO2016202707A1) 或放置星形堆叠(参见Zhou等人的“Golden-ratio rotated stack-of-stars acquisition for improved volumetricMRI”,Magn.Reson.Med.2017)可以与本发明的方法结合。
在进一步可能的实施例中,可以使用3D径向采集方案(也称为“kooshball”类型的采集,参见 Stehning等人,Magnetic Resonance in Medicine,第52卷,第197-203页,2004)来采集MR信号,或所谓的FLORET采集方案(参见Pipe等人的Magnetic Resonance inMedicine,第66卷,第1303– 1311页,2011)。
目前为止描述的本发明的方法可以借助于MR装置来执行,所述MR装置包括:至少一个主磁体线圈,其用于在检查体积内生成均匀的静态磁场;多个梯度线圈,其用于生成检查体积内的不同空间方向上的切换的磁场梯度;至少一个RF线圈,其用于在检查体积内生成RF脉冲和/或用于接收来自定位于检查体积内的目标的MR信号;控制单元,其用于控制RF脉冲的时间序列和切换的磁场场梯度,以及重建单元。本发明的方法例如可以通过对重建单元的对应的编程和/或MR装置的控制单元来实现。
本发明的方法可以有利地在临床中当前使用的多数MR设备中实施。为此,仅需要使用控制 MR装置的计算机程序,使得其执行本发明的以上解释的方法。所述计算机程序可以存在于数据载体上或者可以存在于数据网络上,使得能够被下载以安装在MR装置的控制单元中。
附图说明
随附附图公开了本发明的优选的实施例。然而,要理解,附图仅被设计用于于图示和说明的目的,并且不作为对本公开的限度的限定。在附图中:
图1示出了用于执行本发明方法的MR装置;
图2示出了图示本发明的采样方案的图解k空间;
图3示出了说明根据本发明采用的软门控方案的图解;
图4示出了3D MR图像的切片(左:使用呼吸带的传统运动补偿,右:使用本发明的固有导航技术的运动补偿)。
具体实施方式
参考图1,示出了MR装置1。所述装置包括超导的或常导的主磁体线圈2,使得沿着通过检查体积的z轴创建基本上均匀的、空间上恒定的主磁场。
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发核磁自旋、诱发磁共振、重新聚焦磁共振、操纵磁共振、空间地或者以其他方式对磁共振进行编码、使自旋饱合,等等,以执行MR成像。
更具体地,梯度放大器3将电流脉冲应用到沿着检查体积的x、y和z轴的全身梯度线圈4、5 和6中选定的全身梯度线圈。数字RF频率发射器7经由发送/接收开关8来将RF脉冲或脉冲包发送到全身体积RF线圈9以将RF脉冲发送到检查体积。典型的MR成像序列包括短持续时间的RF 脉冲分段的包,其与任何所应用的磁场梯度一起来实现对核磁共振的选定操纵。该RF脉冲被用于饱和、激发共振、反转磁化、重新聚焦共振或者操纵共振并且选择定位在检查体积中的身体10的部分。MR信号也被全身体积RF线圈9拾取。
为了生成身体10的有限区域的MR图像,将一组局部阵列RF线圈11、12、13放置为与被选择用于成像的区域邻接。该阵列线圈11、12、13可以被用于接收由身体线圈RF发射所诱发的MR 信号。
得到的MR信号由全身体体积RF线圈9和/或通过阵列RF线圈11、12、13来拾取并且通过优选地包括前置放大器(未示出)的接收器14来解调。接收器14经由发送/接收开关8连接到RF 线圈9、11、12和13。
主计算机15控制梯度脉冲放大器3和发射器7以生成多个MR成像序列中的任一个。针对选定的序列,接收器14在每个RF激发脉冲之后快速地相继接收单个或多个MR数据线。数据采集系统16执行对接收到信号的模数转换并且将每个MR数据线转换为适于进一步处理的数字格式。在现代MR装置中,数据采集系统16是独立的计算机,其专用于采集原始图像数据。
最终,数字原始图像数据通过应用傅立叶变换或其他合适的重建算法(如SENSE或SMASH) 的重建处理器17而被重建为图像表示。MR图像可以表示穿过患者的平面切片、平行平面切片的阵列、三维体积等等。图像然后被存储在图像存储器中,其中,它可以被访问以用于例如经由提供得到的MR图像的人类可读的显示的视频监视器18来将切片、投影或者图像表示的其它部分转换为用于可视化的适当格式。
继续参考图1并进一步参考图2、3和4,下面解释本发明的方法的实施例。
主体10经受3D成像序列的若干次激发。前四次激发S1-S4中的k空间采样如图2中所示。成像序列可以是例如3D TFE(快速场回波)序列。在每次激发S1-S4中生成回波信号的序列,每个回波序列包括六个导航器概况(描绘为实线箭头),其中的对沿三个正交坐标轴kx、ky、kz以相反的空间方向定向,然后是若干成像概况(如虚线箭头所示)。成像概况根据星形堆叠方案作为径向 k空间概况从多个平行平面(在图2的实施例中为五个)采集。这些平面沿kz方向被布置在不同的位置。笛卡尔相位编码在kz方向上执行,而k空间概况的径向取向围绕中心(kx=ky=0)从一个激发旋转到另一个激发。这导致由堆叠的盘组成的圆柱形k空间覆盖。对于径向成像概况的角度排序,采用黄金角度方案。在对不同黄金角位置的成像概况进行采样之前执行沿kz方向的相位编码步骤的相继采集,这对于确保高数据一致性和一般运动鲁棒性至关重要。
根据本发明,被检查身体10的运动是通过从导航器概况导出运动信息来检测的。为此,目标的质心根据从导航器概况重建的投影图像确定。投影图像通过导航器概况的傅里叶变换来重建,以获得成像体积在相应导航器概况方向上的投影。然后将这些投影的质心确定为按信号强度加权的平均位置。该强度加权位置的变化,即目标质心位置的变化,反映了目标的运动,例如在MR信号采集期间发生的呼吸运动或心脏运动。由于这些运动具有不同的频率(例如,呼吸运动为0.1-0.5Hz,心脏运动为0.6-3Hz),因此可以根据各自的频带通过滤波将它们分开。
基于检测到的呼吸运动,可以将每个采集的激发S1-S4分配给运动(呼吸)状态。运动状态 M1-M4中的每个被定义为对应于呼吸运动引起的位移D的多个连续范围之一(见图3)。在此基础上,3D软门控方法是通过在从采集的成像概况重建MR图像时对成像概况加权来实现的。更强的加权被应用于在较频繁的运动状态M1-M4中采集的成像概况,而较弱的加权重被应用于在较不频繁的运动状态M1-M4中采集的成像概况。身体10在呼吸期间采取其最常采取的位置采集的成像概况被赋予更强的权重,而在重建的MR图像中抑制在很少采取的位置采集的MR信号。作为加权基础的每个运动状态M1-M4的出现频率可以从直方图导出。可以在MR信号采集期间或之后设置直方图。它反映了每个运动状态M1-M4的激发次数。加权因子可以从直方图导出,其中,考虑了用户指定的门控百分比。门控百分比定义了被加权抑制的成像概况的比例,作为一个全局参数,用户可以根据需要进行调整(其中,图像噪声和伪影水平是平衡的)。在确定加权因子时,必须考虑是否符合奈奎斯特准则以避免混叠伪影。在径向k空间采样方案中,与k空间的外围部分相比,可以将更宽范围的加权因子应用于k空间中心部分的k空间概况。外围k空间中较不显著的加权具有可以避免来自k空间子采样的条纹伪影的效果。
与径向k空间采样相关的挑战是每个采样的k空间概况与k空间中心的不完美对齐(kx=ky=0)。涡流、梯度缺陷和时间延迟误差导致采样的k空间概况偏离预期轨迹。这种偏移随着读出方向的旋转而改变。存在通过比较具有(几乎)相反读出方向的径向k空间概况来对齐偏心的径向k空间概况的方法。相反的读出方向导致k空间中的偏移方向相反。因此,可以根据具有相反读出方向的采集之间的相位差来确定k空间偏移,并且可以相应地校正所采集的MR信号数据。获得如图2所示的反平行的导航器概况对因此舍不得能够导出由磁场梯度缺陷和/或涡流引起的相位差以及在所有三个方向上的相应相位校正。由于在每次激发S1-S4开始时在时间上接近采集的导航器概况,因此相位校正不受运动影响。在主体10的(基本上)相同的运动状态期间采集每个对的导航器概况,从而有效地避免了导致图像伪影的相位校正的不一致。
本发明的固有导航/相位校正方法的结果是在存在身体10的运动的情况下从3D径向采集重建的MR图像具有低水平的伪影。这可以在图4中看到,图4示出了使用3D径向采集方法从腹部区域采集的切片MR图像。使用呼吸带的运动检测和相应的运动补偿常规地采集和重建左图像,而使用本发明的软门控和相位校正方法重建右图像。

Claims (15)

1.一种对放置在MR装置(1)的检查体积中的目标(10)进行MR成像的方法,所述方法包括以下步骤:
使所述目标(10)经受3D成像序列的若干次激发(S1-S4),其中,由每次激发(S1-S4)生成MR信号的队列,每个MR信号表示k空间概况,其中,每次激发(S1-S4)的k空间概况的集合包括至少一个线性k空间导航器概况和若干个成像概况;
采集所述MR信号;
根据所述线性k空间导航器概况来导出运动信息;并且
根据所述成像概况来布置MR图像的重建,其中,基于所述运动信息来应用运动补偿。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,每次激发(S1-S4)的k空间概况的所述集合包括被取向为不同方向的至少三个线性k空间导航器概况。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述运动信息作为运动引起的相位误差从所述至少一个线性k空间导航器概况中导出,其中,所述运动补偿包括根据所述运动引起的相位误差来进行相位校正。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法,其中,每次激发(S1-S4)的k空间概况的所述集合包括至少一对线性k空间导航器概况,其中,每个对中的所述线性k空间导航器概况被取向到相反的空间方向。
5.根据权利要求4所述的方法,其中,对所述MR图像的所述重建包括根据所述至少一对线性k空间导航器概况和对应的相位校正来导出由磁场梯度缺陷和/或涡流引起的相位误差。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的方法,其中,通过与所述成像序列的所述若干次激发相关联的k空间概况的所述集合来对k空间的三维体积进行采样。
7.根据权利要求1-6中的任一项所述的方法,其中,从所述线性k空间导航器概况导出运动信息包括在所述MR信号的所述采集期间检测所述目标(10)的运动引起的位移(D)和/或变形并且将k空间概况的所述集合中的每个集合分配到到运动状态(M1-M4)。
8.根据权利要求7所述的方法,其中,所述运动状态(M1-M4)中的每个对应于所述目标(10)的运动引起的位移(D)和/或变形的多个连续范围中的一个。
9.根据权利要求7或8所述的方法,其中,确定每个运动状态(M1-M4)出现的频率,以便在重建MR图像的步骤中对所述k空间概况应用加权,其中,对与较频繁的运动状态(M1-M4)相关联的k空间概况应用较强的权重,并且对与较不频繁的运动状态(M1-M4)相关联的k空间概况应用较弱的权重。
10.根据权利要求1-9中的任一项所述的方法,其中,根据所述导航器概况导出运动信息包括根据从所述线性k空间导航器概况重建的投影图像来确定所述目标(10)的质心的位置。
11.根据权利要求1-10中的任一项所述的方法,其中,所述运动信息由经由一个或多个外部运动传感器从所述目标(10)采集的运动数据补充。
12.根据权利要求1-11中的任一项所述的方法,其中,所述MR信号是使用星形堆叠或螺旋堆叠采集方案采集的。
13.根据权利要求12所述的方法,其中,在所述MR信号的所述采集期间,径向k空间概况或螺旋k空间概况的旋转角根据黄金角方案递增。
14.一种MR装置,其包括:至少一个主磁体线圈(2),其用于在检查体积内生成均匀的静态磁场;若干梯度线圈(4、5、6),其用于在所述检查体积内的不同空间方向上生成切换的磁场梯度;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/或用于接收定位于所述检查体积内的目标(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序列;以及重建单元(17),其中,所述MR装置(1)被布置为执行以下步骤:
使所述目标(10)经受3D成像序列的若干次激发(S1-S4),其中,由每次激发(S1-S4)生成MR信号的队列,每个MR信号表示k空间概况,其中,每次激发的k空间概况的集合包括至少一个线性k空间导航器概况和若干个成像概况;
采集所述MR信号;
从所述至少一个线性k空间导航器概况导出运动信息;并且
根据所述成像概况来布置MR图像的重建,其中,基于所述运动信息来应用运动补偿。
15.一种要在MR装置(1)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:
执行3D成像序列的若干次激发(S1-S4),其中,由每次激发(S1-S4)生成MR信号的队列,每个MR信号表示k空间概况,其中,每次激发(S1-S4)的k空间概况的集合包括至少一个线性k空间导航器概况和若干个成像概况;
采集所述MR信号;
根据所述至少一个线性k空间导航器概况来导出运动信息;并且
根据所述成像概况来布置MR图像的重建,其中,基于所述运动信息来应用运动补偿。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113391250B (zh) * 2021-07-09 2022-11-29 清华大学 组织属性的多参数定量测试系统及其方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2320245A1 (en) * 2009-11-05 2011-05-11 Koninklijke Philips Electronics N.V. MR imaging using navigators
US9921285B2 (en) 2012-04-19 2018-03-20 New York University System, method and computer-accessible medium for highly-accelerated dynamic magnetic resonance imaging using golden-angle radial sampling and compressed sensing
JP6865697B2 (ja) 2015-06-15 2021-04-28 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. スタックオブスター獲得を使用したmr像形成
US20190154785A1 (en) * 2017-11-17 2019-05-23 University Of Virginia Patent Foundation Cardiac and Respiratory Self-Gated Motion-Corrected Free-Breathing Spiral Cine Imaging
EP3588122B1 (de) * 2018-06-28 2022-03-16 Siemens Healthcare GmbH Verfahren zur aufnahme von magnetresonanzdaten umfassend die aufnahme von fettselektiven navigatordaten mittels simultaner mehrschichtbildgebung
US11163029B2 (en) * 2019-08-14 2021-11-02 GE Precision Healthcare LLC MRI system with improved navigator

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