CN116897297A - 非笛卡尔磁共振成像中的自适应水-脂肪位移 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种医学系统(100、300)，包括存储机器可执行指令(120)的存储器(110)。所述医学系统还包括计算系统(104)。执行所述机器可执行指令使得所述计算系统：接收(200)初始脉冲序列命令(122)，其中，所述初始脉冲序列命令被配置用于控制磁共振成像系统(302)以遵循非笛卡尔k空间采样模式(604、604’)采集k空间数据(332)，其中，所述初始脉冲序列命令被配置用于控制所述磁共振成像系统以通过重复采样针对每次采集旋转的笛卡尔k空间采样模式(126)来采样所述非笛卡尔k空间采样模式，其中，所述非笛卡尔k空间采样模式具有有效的水‑脂肪位移方向(606、606’)；接收(202)选择的水‑脂肪位移方向(124)；并且，通过旋转所述非笛卡尔k空间采样模式来构建(204)修改的脉冲序列命令，使得所述有效的水‑脂肪位移方向与所述水‑脂肪位移方向对齐。

Description

非笛卡尔磁共振成像中的自适应水-脂肪位移

技术领域

本发明涉及磁共振成像，尤其涉及非笛卡尔磁共振成像技术。

背景技术

大静态磁场由磁共振成像(MRI)扫描器用以对齐原子的核自旋，作为用于在患者体内产生图像的过程的一部分。这一大静态磁场被称为B0场或者主磁场。MRI图像的采集在几个步骤中执行。首先，使用RF激励脉冲和梯度磁场来激励对象内自旋的空间选定的感兴趣区域。接着使用磁场梯度编码和相位编码对该被激励的区域进行空间编码。将使用磁场梯度对被激励的区域进行编码的方向称为读出方向。由于NMR信号中的化学位移，脂肪和水组织在读出方向上具有稍微不同的共振频率。这导致在水和脂肪所位于的图像中的位置之间沿着读出方向的轻微空间位移。

美国专利申请US20170067977A1公开一种磁共振(MR)成像(MRI)系统，所述MRI系统可以包括至少一个控制器，所述至少一个控制器被配置为：利用增强的重建(PROPELLER)成像方法采集针对周期旋转的重叠并行线的至少第一叶片和第二叶片的MR信息；基于采集的MR信息生成针对至少所述第一叶片和所述第二叶片的主场不均匀信息，所述主场不均匀信息指示主场的不均匀性；基于针对所述第一和第二叶片的相对应叶片的采集的MR信息和生成的主场不均匀信息来针对至少所述第一叶片和所述第二叶片单独生成水和脂肪信息；并且，针对由所述主场不均匀性或者水和脂肪之间的预定化学位移差异导致的空间失真来校正所述水信息和脂肪信息中的至少一个。

发明内容

本发明在独立权利要求中提供一种医学系统、计算机程序和方法。实施例在从属权利要求中给出。

使用非笛卡尔k空间采样模式的磁共振成像协议的缺点在于，读出方向在采集之间发生改变或者变化。这导致采集的k空间数据在各个方向上具有空间脂肪水位移。这会导致图像模糊并且产生具有不期望外观的磁共振图像(本文也被称为磁共振成像数据)。放射科专家可能习惯于沿特定方向读取具有读出方向(并且因此脂肪水位移)的磁共振图像。

实施例可以提供一种控制磁共振成像系统的方式，以使用非笛卡尔k空间采样模式采集k空间数据，使得重建的磁共振图像具有等同于或者接近利用笛卡尔k空间采样模式采集的图像的外观。实施例通过使用笛卡尔k空间采样模式(每次采集被旋转到不同位置)来采集所述k空间数据。这典型地被称为使用k空间数据的叶片、轮辐或者轮叶重复采集所述k空间数据。使用非笛卡尔k空间采样模式的k空间数据的整体采集具有有效水-脂肪位移方向。使用笛卡尔k空间采样模式的角度能够被旋转，使得有效水-脂肪位移方向匹配选择的水-脂肪位移方向。在本发明的上下文中，依赖于梯度编码方向的有效水-脂肪位移方向表示发生水-脂肪位移的方向或者更加通常地表示发生化学位移的方向。有效水-脂肪位移方向也可以是所述水-脂肪位移对于旋转的笛卡尔k空间采样模式主要的方向。例如，有效的读出方向可以是旋转的笛卡尔k空间采样模式的读出方向的均值，或者旋转的笛卡尔采样模式针对其大部分具有共同的向量分量的读出方向的主要方向。

在一个方面，本发明提供一种包括存储机器可执行指令的存储器的医学系统。所述医学系统还包括计算系统。所述机器可执行指令的执行使得所述计算系统接收初始脉冲序列命令。所述初始脉冲序列命令被配置用于控制所述磁共振成像系统以遵循非笛卡尔k空间采样模式采集k空间数据。初始脉冲序列命令被配置用于控制所述磁共振成像系统以通过重复采样针对每次采集旋转的笛卡尔k空间采样模式来采样所述非笛卡尔k空间采样模式。所述非笛卡尔k空间采样模式具有有效水-脂肪位移方向。

所述初始脉冲序列命令能够例如是从存储器或者其它存储模块检索的脉冲序列命令。经常，当使用磁共振成像系统时，脉冲序列命令由操作者检索并且之后被调节用于特定采集。例如，可以选择或者调节感兴趣区域。

执行所述机器可执行指令还使得所述计算系统通过旋转所述非笛卡尔k空间采样模式来构建修改的脉冲序列命令，使得所述有效水-脂肪位移方向与所述水-脂肪位移方向对齐。

所述有效水-脂肪位移方向的方向可以对所述磁共振图像的外观具有深远的效果。如果所述磁共振成像使用笛卡尔采样模式执行，所述有效水-脂肪位移方向与所述读出方向对齐。针对磁共振成像采集选择所述水-脂肪位移方向可以具有产生对于放射科专家更加容易读取的磁共振图像。所述有效的书-脂肪位移方向的选择也可以在关键方向上最小化所述图像中的伪影方面有用。

在另一实施例中，所述笛卡尔采样模式具有读出方向。所述修改的脉冲序列命令报考针对所述笛卡尔k空间采样模式的每一个选择的读出梯度命令。所述笛卡尔k空间采样模式的每一个旋转具有空间水-脂肪位移。所述机器可执行指令的执行进一步使得所述计算系统修改所述读出梯度命令以使得所述空间水-脂肪位移随着所述笛卡尔k空间采样模式旋转远离所述选择的水-脂肪位移方向而降低。

在这一实施例中，通过具有针对多个读出方向采集的k空间数据而引起所述磁共振图像的模糊可以被最小化。射频脉冲和梯度能够被修改以降低所述空间水-脂肪位移。这可以由于针对不同采样模式的不同读出方而在许多不同的方向上具有所述水-脂肪位移而具有降低的效果。也可以具有的益处是，使用所述非笛卡尔采样模式的所述磁共振图像更加相似于使用笛卡尔k空间采样模式采样的磁共振图像。

在另一实施例中，在读出期间进行梯度编码被适应以旋转所述笛卡尔k空间采样模式远离所述选择的水-脂肪位移方向，以使得所述空间水-脂肪位移随着所述笛卡尔k空间采样模式旋转远离所述选择的水-脂肪位移方向而降低。这一实施例可以具有的益处是，它更加接近地相似于利用笛卡尔k空间采样模式采集的磁共振图像。适应的梯度编码可以通过修改所述读出梯度的带宽或者通过应用视角倾斜梯度来实现。

在另一实施例中，通过修改所述读出梯度命令以具有增加的带宽，所述空间水-脂肪位移随着所述笛卡尔k空间采样模式旋转远离所述选择的水-脂肪位移方向而降低。例如，所述读出梯度命令可以被修改以使得它们在较短的时间段上发生并且具有较高的幅度。

在另一实施例中，通过增加所述读出梯度命令的幅度同时降低所述读出梯度命令的持续时间来引起增加的带宽。这例如能够按照这样的方式执行以使得在所述梯度的曲线形式直线的区域或者基本上是空间保持恒定。

在另一实施例中，通过在所述读出梯度命令期间应用视角倾斜梯度，所述空间水-脂肪位移随着所述笛卡尔k空间采样模式旋转远离所述选择的水-脂肪位移方向而降低。视角倾斜(VAT)梯度是被成功用于补偿由于存在注入植入体的金属对象引起的在平面失真的磁共振成像技术。

VAT梯度是沿与在读出期间应用的切片选择梯度相同的方向应用的附加磁场梯度。VAT地图的效果在于它补偿由于存在金属对象引起的在平面位移。然而，VAT梯度也能够用于补偿水-脂肪位移。

在另一实施例中，所述视角倾斜梯度是可变幅度视角倾斜梯度。所述可变幅度视角倾斜梯度的幅度随着所述笛卡尔k空间采样模式选旋转远离所述选择的水-脂肪位移方向而增加。在这一实施例中，所述VAT梯度的幅度随着笛卡尔k空间采样模式旋转远离所述选择的水-脂肪位移方向而增加。

这样做的一个潜在优点在于，所述空间水-脂肪位移被保留在所述选择的水-脂肪位移方向。这导致所述磁共振图像更好地模仿在仅使用笛卡尔采样的磁共振成像中的所述水-脂肪位移。另一潜在优点在于，使用VAT梯度能够导致在切片选择方向上的模糊。使用其中幅度可变的VAT梯度能够降低这一模糊的效果。重要注意的是，补偿切换选择方向上的模糊的一种方式是增加读出带宽。进一步改善图像质量的潜在方式是将使用VAT梯度的实施例与增加测量的带宽的实施例进行组合。随着VAT梯度的幅度增加，也使用增加的带宽。

在另一实施例中，通过修改所述读出梯度命令以降低在所述笛卡尔k空间采样模式的读出方向上的采集体素尺寸，所述空间水-脂肪位移随着所述爹卡尔k空间采样模式旋转远离所述选择的水-脂肪位移方向而降低。

例如，如果所述梯度的强度增加，则这可以引起所述采集体素尺寸的尺寸降低。这可以具有降低所述水-脂肪位移的效果。

在另一实施例中，所述机器可执行指令的执行进一步使得所述计算系统通过对针对所述笛卡尔k空间采样模式的每一个旋转取平均来确定所述有效的水-脂肪方向。例如，所述读出方向可以由向量代表。所述有效的水-脂肪方向能够接着通过对这些向量中的每一个的方向取平均来发现。

在另一实施例中，所述医学系统进一步报考磁共振成像系统。所述机器可执行指令的执行进一步使得所述计算系统通过利用所述修改的脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统来采集所述k空间数据。执行所述机器可执行指令进一步使得所述计算系统根据所述k空间数据重建磁共振成像数据。这一实施例会是有利的，因为它可以提供由于所述水-脂肪位移具有降低的模糊的磁共振图像或者磁共振成像数据，或者在其它示例中它也可以提供更加接近地匹配使用笛卡尔采样模式的所述磁共振图像的磁共振图像。这对于放射科专家可以例如更加容易研究和解释。

在另一实施例中，所述磁共振成像系统包括多个接收通道。修改的脉冲序列命令根据平行的成像磁共振成像协议。脉冲序列命令被配置为控制所述磁共振成像系统以采集针对所述多个接收通道中的每一个的k空间数据。执行所述机器可执行指令进一步使得所述计算系统根据针对所述多个接收通道中的每一个的k空间数据重复重建通道磁共振图像。所述磁共振成像数据根据所述平行的成像磁共振成像协议根据所述通道磁共振图像进行重建。这一实施例可以是有利的，因为所述图像指令能够使用所述平行的磁共振成像协议而得到进一步改善。选择所述水-脂肪位移方向可以提供具有更高指令的磁共振图像。这可以对整个平行的磁共振成像协议具有证明效果。

在另一实施例中，所述修改的脉冲序列命令被配置为根据Dixon磁共振成像协议采集k空间数据。在Dixon磁共振成像协议中，数据在多个阶段处被采集并且用于制备水图像和脂肪图像。这一实施例可以是有利的，因为它提供更好地分离水信号和脂肪信号的一种方式。因此它可以提供使用非笛卡尔k空间采样模式采集Dixon磁共振图像的改善方式。

在另一实施例中，所述修改的买车序列命令被配置为根据迭代压缩的感测算法来重建所述k空间数据。所述迭代压缩的感测算法被应用于整个k空间数据或者针对所述笛卡尔k空间采样模式的每一个旋转采集的k空间数据。例如，如果压缩的感测算法被应用于整个k空间数据作为整体，则采集的k空间数据可以被单独重建为针对所述笛卡尔k空间采样模式的每一个旋转的图像空间。这可以用于校正针对每一个旋转的k空间数据，接着共同用于重建图像。

在另一实施例中，所述笛卡尔k空间采样模式是k空间直线。

在另一实施例中，所述笛卡尔k空间采样模式是k空间直线的叶片。K空间直线的叶片可以被解释为平行的k空间直线的组。

在另一方面，本发明提供一种包括用于由计算系统执行的机器可执行指令的计算机程序。执行所述机器可执行指令使得所述计算系统接收初始脉冲序列命令。所述初始脉冲序列命令被配置用于控制所述磁共振成像系统遵循非笛卡尔k空间采样模式来采集k空间数据。所述初始脉冲序列命令被配置用于控制所述磁共振成像系统对素数非笛卡尔k空间采样模式进行采样。

所述初始脉冲序列命令被配置用于控制所述磁共振成像系统通过重复采样针对每一次采集旋转的笛卡尔k空间采样模式来采样所述非笛卡尔k空间采样模式。所述非笛卡尔k空间采样模式具有有效水-脂肪位移方向。执行所述机器可执行指令进一步使得所述计算系统接收选择的水-脂肪位移方向。所述选择的水-脂肪位移方向可以例如在接收的协议中进行指定。在其它示例中，它可以从用户接口接收或者远程或从存储器取回。执行所述机器可执行指令进一步使得所述计算系统通过选择所述非笛卡尔k空间采样模式以使得所述有效水-脂肪位移方向与所述水-脂肪位移方向对齐来构建修改的脉冲序列命令。

在另一方面，本发明提供一种操作所述医学系统的方法。所述方法包括接收初始脉冲序列命令。所述初始脉冲序列命令被配置用于控制所述磁共振成像系统以遵循非笛卡尔k空间采样模式来采集k空间数据。所述初始脉冲序列命令被配置用于控制所述磁共振成系统通过重复采样针对每一次采集旋转的笛卡尔k空间采样模式来采样所述非笛卡尔k空间采样模式。所述非笛卡尔k空间采样模式具有有效水-脂肪位移方向。所述方法进一步报考接收选择的水-脂肪位移方向。所述方法进一步报考通过旋转所述非笛卡尔k空间采样模式以使得所述有效水-脂肪位移方向与所述水-脂肪位移方向对齐来重建修改的脉冲序列命令。

应该理解的是，本发明的前述实施例中的一个或多个可以被组合，只要组合的实施例不是共同排斥的。

本领域普通技术人员将意识到，本发明的方面可以被体现为装置、方法或者计算机程序产品。因此，本发明的方向可以采取完全硬件实施例的形式、完全软件实施例(包括固件、驻留的软件、微代码等)或者组合软件和硬件方面的实施例(通常在本文全部被称为“电路”、“模块”或者“系统”)。而且，本发明的方面可以采取计算机程序产品的形式，所述计算机程序产品被体现在一个或多个计算机可读介质中，所述一个或多个计算机可读介质具有体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意组合。所述计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。本文使用的“计算机可读存储介质”包含任意有形存储介质，可以存储可由计算设备的处理器或者计算系统执行的指令。所述计算机可读存储介质可以被称为计算机可读非暂态存储介质。所述计算机可读存储介质也可以被称为有形的计算机可读介质。在一些实施例中，计算机可读存储介质也可以能够存储能够由所述计算设备的计算系统存取的数据。计算机可读存储介质的示例包括但不局限于：磁盘、磁硬盘驱动、固态硬盘、闪存、USB拇指驱动以及所述计算系统的寄存器文件。光学盘的实力包括压缩盘(CD)和数字通用盘(DVD)，例如CD-ROM、CD-RW、CD-R、DVD-ROM、DVD-RW或者DVD-R盘。术语计算机可读存储介质也指代能够被计算机设备经由网络或者通信链路存取的各种类型的记录介质。例如，数据可以通过调制解调器、通过互联网或者通过局域网取回。体现在计算机可读介质上的计算机可执行代码可以使用任意合适的介质进行传输，包括但不局限于无线、有线、光纤电缆、RF等，或者前述的任意适合组合。

计算机可读信号介质可以包括具有体现在其中的计算机可执行代码的传播的数据信号。例如，在基带中或者作为载波的部分。这样的传播的信号可以采取各种形式中的任意一种，包括但不局限于电磁、光学或者其任意合适的组合。计算机可读信号介质可以是任意计算机可读介质，其不是计算机可读存储介质并且能够传送、传播或者传输程序拥有由指令执行系统、装置或者设备使用或者结合指令执行系统、装置或者设备使用。

“计算机存储器”或者“存储器”是计算机可读存储介质的示例。计算机存储器是低于计算系统可直接存储的任意存储器。“计算机存储装置”或者“存储装置”是计算机可读存储介质的进一步示例。计算机存储装置是任意的非易失性计算机可读存储介质。在一些实施例中，计算机存储装置也可以是计算机存储器或者反之亦然。

本文使用的“计算系统”包含能够执行程序或者机器可执行指令或者计算机可执行代码的电子部件。对包括“计算系统”的实力的计算机系统的引用应该被解释为可能包含多于一个计算系统或者处理核心。所述计算系统可以例如是多核处理器。计算机系统也可以指代在单个计算机系统内或者在多个计算机系统当中分布的计算系统的集合。术语计算系统也应该被解释为可能指代计算设备的集合或者网络，每一个计算设备包括处理器或者计算系统。所述机器可执行代码或者指令可以由多个计算系统或者处理器执行，该多个计算系统或者处理器可以位于相同的计算设备内或者可以甚至分布在多个计算机设备之间。

机器可执行指令或者计算机可执行代码可以包括使得处理器或者其它计算系统执行本发明的方面的指令或者程序。用于执行本发明方面的操作的计算机可执行代码可以按照一种或多种编程语言的任意组合进行编写，包括例如Java、Smalltalk、C++等的面向对象的编程语言和诸如“C”编程语言或者类似编程语言并且被编译为机器可执行指令的传统过程编程语言。在一些实例中，所述计算机可执行代码可以是高级语言的形式或者预编译形式并且可以结合解释器一起使用，该解释器即时地生成所述机器可执行指令。在其它实例中，所述机器可执行指令或者计算机可执行代码可以是针对可编程逻辑门阵列的编程形式。

所述计算机可执行代码可以完全在用户的计算机上执行、部分在用户的计算机上、作为单机软件包、部分在用户的计算机上并且部分在远程计算机上或者完全在远程计算机或服务器上。在后者的情形中，远程计算机可以经过任意类型的网络(包括局域网(LAN)或者宽域网(WAN))连接到用户的计算机，或者可以连接到外部计算机(例如，使用互联网服务提供方经过互联网)。

参照流程图说明和/或根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的方框图描述了本发明的方面。应该理解的是，流程图、说明和/或方框图的每一个方框或者部分方框能够由计算机可执行代码(在可应用时)形式的计算机程序指令来实现。进一步要理解的是，在不共同排他时，可以组合不同流程图、说明和/或方框图中的方框组合。这些计算机程序指令可以被提供到通用计算机、专用计算机或者其它可编程数据处理装置的计算系统以产生机器，以使得所述指令(经由所述计算机或者其它可编程数据处理装置的计算系统执行)创建用于实现在所述流程图和/或方框图方框中指定的功能/动作。

这些机器可执行指令或者计算机程序指令也可以被存储在计算机可读介质中，能够指导计算机、其它可编程数据处理装置或者其它设备按照特定的方式工作，以使得存储在所述计算机可读介质中的指令产生包括指令的制造产品，所述指令实现在流程图和/或方框图方框中指定的功能/动作。

所述机器可执行指令或者计算机程序指令也可以被加载到计算机、其它可编程数据处理装置或者其它设备上以使得一系列操作步骤在所述计算机、其它可编程装置或者其它设备上执行以产生计算机实现的过程，以使得在所述计算机或者其它可编程装置上执行的所述指令提供用于执行在所述流程图和/或方框图方框中指定的功能/动作。

本文使用的“用户接口”是允许用户或者操作者与计算机或者计算机系统交互的接口。“用户接口”也可以被称为“人类接口设备”。用户接口可以向操作者提供信息或者数据和/或从操作者接收信息或者数据。用户接口可以使能来自操作者的输入由计算机接收并且可以从计算机向用户提供输出。换句话说，所述用户接口可以允许操作者控制或者操控计算机并且所述接口可以允许所述计算机表明所述操作者的控制或者操控的效果。数据或者信息在显示器或者图形用户接口上的显示是向操作者提供信息的示例。经过键盘、鼠标、轨迹球、触摸板、指向棒、图形平板、游戏杆、游戏板、网络相机、手持设备、踏板、有线手套、远程控制和加速度计接收数据是使能从操作者接收信息或者数据的用户接口部件的所有示例。

本文使用的“硬件接口”包含使能计算机系统的计算系统与外部计算设备和/或装置交互和/或控制外部计算机设备和/或装置。硬件接口可以允许计算系统向外部计算设备和/或装置发送控制信号或指令。

硬件接口也可以使能计算系统与外部计算设备和/或装置交换数据的计算系统。硬件接口的示例包括但不局限于：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、模拟输入接口和数字输入接口。

本文使用的“显示器”或者“显示设备”包含适于显示图像或者数据的输出设备或者用户接口。显示器可以输出视频、音频或者触觉数据。显示器的示例包括但不局限于：计算机监视器、电视屏幕、触摸屏、触觉电子显示器、Braille屏幕。

阴极射线管(CRT)、存储管、双稳态显示器、电子纸张、向量显示器、平板显示器、真空荧光显示器(VF)、发光二极管(LED)显示器、店址发光显示器(ELD)、等离子体显示面板(PDP)、液晶显示器(LCD)、有机电致发光二极管显示器(OLED)、投影仪和热安装显示器。

K空间数据在本文被定义为是在磁共振成像扫描期间使用磁共振装置的天线由原子自旋发射的射频信号的记录测量。磁共振数据是断层扫描医学图像数据的示例。

磁共振成像(MRI)图像或者磁共振成像数据在本文被定义为包含在磁共振成像数据内的解剖数据重建的二维或者三维可视化。这一可视化能够使用计算机来执行。

附图说明

下面将仅通过示例的方式并且参照附图来描述本发明的优选实施例，在附图中：

图1图示了医学仪器的示例；

图2示出了说明使用图1的医学仪器的方法流程图；

图3图示了医学仪器的进一步示例；

图4示出了说明图3的医学仪器的使用方法流程图；

图5比较了使用笛卡尔k空间采样模式和非笛卡尔(推进器)k空间采样模式采集的磁共振图像；

图6图示了有效水-脂肪位移方向的调节；并且

图7图示了读出梯度的调节。

附图标记列表

100 医学系统

102 计算机

104 计算系统

106 可选的硬件接口

108 可选的用户接口

110 存储器

120 机器可执行指令

122 初始脉冲序列命令

124 选择的水-脂肪位移方向

126 126’笛卡尔k空间采样模式

128 修改的脉冲序列命令

130 修改的读出梯度命令

200 接收初始脉冲序列命令

202 接收选择的水-脂肪位移方向

204 通过旋转非笛卡尔k空间采样模式以使得有效水-脂肪位移方向与水-脂肪位移方向对齐来构建修改的脉冲序列命令

300 医学系统

302 磁共振成像系统

304 磁体

306 磁体的孔

308 成像区域

309 感兴趣区域

310 磁场梯度线圈

312 磁场梯度线圈电源

314 射频线圈

316 收发机

318 对象

320 对象支撑体

332 k空间数据

334 磁共振成像数据

400 通过利用修改的脉冲序列命令控制磁共振成像系统来采集k空间数据

402 根据k空间数据重建磁共振成像数据

500 来自k空间的笛卡尔采样的T2加权的TSE MRI图像

502 来自图像500的区域的放大

504 来自k空间的多轮叶采样的T2加权的TSE MRI图像

506 来自图像504的区域的放大

600 第一笛卡尔k空间采样模式

602 第一水-脂肪位移方向

604 非笛卡尔k空间采样模式

604’ 非笛卡尔k空间采样模式604的旋转

606 有效水-脂肪位移方向

606’ 有效水-脂肪位移方向

608 第二笛卡尔k空间采样模式

610 第二水-脂肪位移方向

700 低带宽读出梯度命令

702 高带宽读出梯度命令

800 叶片对VAT梯度的幅度的曲线

802 叶片(采集)数目

804 任意单位的VAT梯度强度(幅度)

具体实施方式

附图中具有类似附图标记的元件或者是等效的元件或者执行相同的功能。先前讨论过的元件将不必在随后附图中进行讨论(如果功能等效)。

图1图示了医学系统100的示例。医学系统100被示出为包括具有计算系统104的计算机102。计算系统104意在代表位于一个或多个位置处的一个或多个计算系统或者处理器或者核。所述计算系统104被示出为与可选的硬件接口106、可选的用户接口108和存储器110通信。硬件接口106(如果存在)可以使能计算系统104发送和接收命令以通信和/或控制医学系统100的其它部件。用户接口108(如果存在)可以使能医学系统100的操作者或者用户与该医学系统交互和/或控制该医学系统。存储器110意在代表可以与计算系统104通信的各种存储器类型。这样，存储器110意在代表计算系统104能够存取的任意存储器。

存储器110被示出为包含机器可执行指令120。机器可执行指令120使能计算系统104经由硬件接口106控制其它部件并且执行各种数据和数字以及图像处理任务。存储器110进一步被示出为包含初始脉冲序列命令122。初始脉冲序列命令122能够例如当对象进入磁共振成像检查并且操作者从存储器取回初始脉冲序列命令122时被选择。这样，在一些示例中，初始脉冲序列命令122能够被认为是由操作者使用并且接着修改以适配特定检查的脉冲序列命令122的模板或者标准集合。

存储器110进一步被示出为包含选择的水-脂肪位移方向124。这些能够例如被提前指定或者它们能够由用户接口108输入。存储器110进一步被示出为包含笛卡尔k空间采样模式126。这可以例如是k空间的单条直线或者诸如k空间的叶片的并行直线的集合。笛卡尔k空间采样模式126能够被旋转以构建非笛卡尔k空间采样模式。存储器110进一步被示出为包含修改的脉冲序列命令128。修改的脉冲序列命令128是已经被修改的初始脉冲序列命令122，特别是修改非笛卡尔k空间采样模式以使得其有效水-脂肪位移方向匹配选择的水-脂肪位移方向124。一些示例也可以具有存储在存储器110中的被修改的读出梯度命令130。读出梯度命令130可以被修改以在针对笛卡尔k空间采样模块126的水-脂肪位移与选择的水-脂肪位移方向124不对齐时使用该针对笛卡尔k空间采样模块126的水-脂肪位移。修改的读出梯度命令130也可以被结合到修改的脉冲序列命令128中。

可以按照各种方式修改读出梯度命令130。在一个示例中，读出梯度命令的带宽随着笛卡尔k空间采样模式被旋转远离选择的水-指令位移方向而增加。可以例如通过增加读出梯度命令的幅度同时降低读出梯度命令的持续时间来增加带宽。

在再一示例中，读出梯度命令130被修改以使得随着通过在读出梯度命令期间应用视角倾斜梯度旋转笛卡尔k空间采样模式远离选择的水-脂肪位移方向来降低空间水-脂肪位移。在另一示例中，视角倾斜梯度是可变幅度视角倾斜梯度，其中可变视角倾斜梯度的幅度随着笛卡尔k空间采样模式旋转远离选择的水-脂肪位移方向而增加。使用可变幅度视角倾斜梯度可能可以与先前描述的带宽增加有利地组合。

在另一示例中，读出梯度命令130被修改以使得空间水-脂肪位移随着通过修改读出梯度命令以降低在笛卡尔k空间采样模式的读出方向上的采集体素尺寸来使笛卡尔k空间采样模式旋转远离选择的水-脂肪位移方向而降低。

图2示出了说明操作图1的医学系统100的方法流程图。首先，在步骤200中，接收初始脉冲序列命令122。接下来在步骤202中，接收选择的水-脂肪位移方向124。最后，在步骤204中，修改的脉冲序列命令128通过旋转非笛卡尔k空间采样模式以使得有效水-脂肪位移方向与选择的水-脂肪位移方向124对齐而进行重建。

图3图示了医学系统300的进一步示例。医学系统300与图1中阐释的医学系统100类似，除了它还包括由计算系统104控制的磁共振成像系统302。

磁共振成像系统302包括磁体304。磁体304是具有经过其的孔306的超导圆柱类型磁体。使用不同类型的磁体也是可能的，例如也能够使用划分的圆柱磁体以及所谓的开放磁体。划分的圆柱磁体与标准圆柱磁体类似，除了低温控制器被划分为两部分以允许访问磁体的共平面，这样的磁体可以例如与充电的离子束治疗一起使用。开放磁体具有两个磁体部分，一个位于另一个上方，二者之间的空间足够大以容纳对象：两个部分的结构体与亥姆霍兹线圈类似。开放磁体是常见的，因为对象不太受限。在圆柱磁体的低温控制器内存在超导线圈的集合。

在圆柱磁体304的孔306内存在其中磁场足够强和均匀以执行磁共振成像的成像区域308。感兴趣区域309被示出在成像区域308内。典型地针对感兴趣区域来采集磁共振数据。对象318被示出为由对象支撑体320支撑以使得对象318的至少一部分位于成像区域308和感兴趣区域309内。

在磁体的孔306内还存在一组磁场梯度线圈310，用于采集初始磁共振数据以对磁体304的成像区域308内的磁自旋进行空间编码。磁场梯度线圈310链接到磁场梯度线圈电源312。磁场梯度线圈310意在是代表性的。典型地，磁场梯度线圈310包含三个单独的线圈组，用于在三个正交的空间方向上进行空间编码。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310的电流被控制为时间的函数并且可以被增减和脉动。

邻近成像区域308的是射频线圈314，用于操控成像区域308内的磁自旋的取向并且从也位于成像区域308内的自旋接收射频传输。射频天线可以包含多个天线元件。射频天线也可以被称为通道或者天线。射频线圈314链接到射频收发机316。射频线圈314和射频收发机316可以由分立的发射和接收线圈以及分立的发射机和接收机代替。应该理解，射频线圈314和视频收发机316是代表性的。射频线圈314意在也代表专用发射天线和专用接收天线。同样，收发机316也可以代表分立的发射器和接收器。射频线圈314也可以具有多个接收/发射元件并且射频收发机316可以具有多个接收/发射通道。例如，如果执行诸如SENSE的并行成像技术，则射频线圈314将具有多个线圈元素。

收发机316和梯度控制器312被示出为链接到计算机系统102的硬件接口106。

存储器110进一步被示出为包括通过使用修改的脉冲序列命令128控制磁共振成像系统302采集的k空间数据332。存储器110进一步被示出为包含根据k空间数据332重建的磁共振成像数据334。

图4示出了说明控制图3的医学系统300的方法流程图。图4中描绘的方法开始于等同于在图2中描绘和描述的步骤200、202和204的前三个步骤。在执行步骤204之后，该方法进行到步骤400。在步骤400中，通过使用修改的脉冲序列命令128控制磁共振成像系统302来采集k空间数据332。接着最后，在步骤402中，根据k空间数据332重建磁共振成像数据334。

在MRI中，对于类似螺旋、辐射或者多轮叶(叶片或者推进器)的非笛卡尔采集，水-位移的表示与笛卡尔扫描不同。这被理解是对比度的改变并且能够导致放射科专家优先采取这些技术。示例可以通过取决于叶片或者轮辐的旋转角度改变水-脂肪位移来在径向或者多轮叶扫描中提供优选的水-脂肪位移方向。

存在于笛卡尔扫描中的水-脂肪位移有助于放射科专家习惯并且依赖于进行诊断的解剖特征的某些外观。

图5描绘了两个MRI图像500和504。图像500是使用k空间的笛卡尔采样进行采样的T2加权的快速自旋回波MRI图像。在相邻图像502中描绘了来自图像500的区域的放大。

图像504是使用k空间的多轮叶采样模式进行采样的T2加权的快速自旋回波MRI图像。多轮叶也可以被称为推进器类型的采样模式。图像506是来自图像504的区域的放大。比较图像502和506能够看出，与502中相比，脂肪-水位移或者化学位移在图像506中出现得更突出。

对于径向或者多轮叶扫描，每叶片或者轮辐的读出方向被调节以使得在所有轮廓点上的平均水-脂肪方向在期望的方向上。此外，读出带宽能够被每叶片/轮辐适应以使得与沿“期望”方向指向的元素相比，沿“错误”方向指向的元件具有整体较小的水-脂肪位移。

非笛卡尔扫描中水-脂肪位移的不同表示的潜在原因在于读出方向在没有任何优选方向的情况下旋转。对于类似螺旋的技术，在每一个单个螺旋臂内，读出方向覆盖整个单位圆形至少一次。另一方面，径向和多轮叶使用笛卡尔读出作为基础。在每一个单个采集的轮廓内，读出方向恒定。由于每叶片/轮辐读出方向能够被自由选择，因此能够调节每叶片方向以使得创建沿优选的水-脂肪位移方向的方向指向的优选读出方向。

图6图示了有效水-脂肪位移方向的调节。在图6的左手侧上存在第一笛卡尔k空间采样模式600。这一采样模式600具有与第一笛卡尔k空间采样模式600的读出方向相对应的第一水-脂肪位移方向602。下面示出了由关于彼此旋转的三个笛卡尔k空间采样模式126构成的非笛卡尔k空间采样模式604的示例。它们的读出方向的均值是有效水-脂肪位移方向606。通过使有效水-脂肪位移方向606与水-脂肪位移方向602对齐，由非笛卡尔k空间采样模式604产生的图像将更加接近地相似于使用笛卡尔采样模式600采集的图像。

在图6的右手侧上示出了进一步示例。在这种情况下存在具有第二水-脂肪位移方向610的第二笛卡尔k空间采样模式606。下面相同的非笛卡尔k空间采样模式604已经被旋转到位置604’。这通过旋转单独的笛卡尔k空间采样模式126实现。

水-脂肪位移与笛卡尔扫描的进一步相似性能够通过改变叶片或者轮辐上的读出带宽来实现。结果，与沿“期望”方向(选择的水-脂肪位移方向)指向的叶片/轮辐相比较，沿“错误”方向指向的叶片/轮辐使用较大的读出带宽(较小的水-脂肪位移)。

图7图示了图6中说明的方案的扩展。在图7中，在左手侧上再次示出了笛卡尔k空间采样模式600和非笛卡尔k空间采样模式604。在非笛卡尔k空间采样模式604的右侧图示了读出梯度命令700、702的修改。与有效水-脂肪位移方向606对齐的笛卡尔k空间采样模式126被描绘为具有低读出带宽梯度命令700。不与有效水-脂肪位移方向606对齐的另外两个笛卡尔k空间采样模式126被示出为具有高读出带宽梯度命令702。以高读出带宽梯度命令702采集的K空间数据具有降低的水-脂肪位移。这将引起根据非笛卡尔k空间采样模式604重建的图像更加接近的相似于利用笛卡尔采样模式采集的图像。

下面针对涉及的量的可能规定被表示为叶片/轮辐的旋转角度(笛卡尔采样模式126)的函数。

令θ为叶片/轮辐的旋转角度，以使得值θ＝π/2与期望的水-脂肪位移方向相对应。

令为读出梯度的幅度。在全局坐标系统中，针对每一个叶片/轮辐起作用的实际读出梯度将为：

G_x＝|G_R|cos(θ)

G_y＝|G_R|sin(θ)

为了实现水-脂肪位移的期望效果，读出强度(并且也类似地为带宽)能够被改变以使得其为叶片/轮辐旋转角度的函数。

这里，是最大可实现的梯度强度(即，与可获得的最小水-脂肪位移相关)，而/>是期望强度(需要实现期望的水-脂肪位移)。结果，梯形梯度波形和带宽BW也将是θ的函数：

T(θ)＝1/BW(θ)

其中，FOV是沿读出方向的视场。

请注意，这是一个可能的规定，但是能够存在替代(能够具有类似的性能)。并且请注意，这里的规定被称为用于方形视场，但是它也能够被延伸到矩形FOV的常用情况。

利用笛卡尔扫描的水-脂肪位移的进一步相似性能够通过在叶片或者轮辐上应用自适应视角倾斜(VAT)梯度(或者可变幅度视角倾斜梯度)来实现。结果，与沿正确方向指向的叶片/轮辐相比较，沿“错误”方向指向(远离选择的水-脂肪方向)的叶片/轮辐将由VAT梯度(可变幅度VAT梯度)补偿得更多。

图8图示了自适应(可变幅度)VAT的应用或者使用。VAT梯度强度(幅度)被调节为使得沿不想要的方向指向的叶片/轮辐对水-脂肪位移贡献较少。示出了有效的水-脂肪方向606。笛卡尔k空间采样模式126’沿有效的水-脂肪方向606指向并且具有可变幅度VAT梯度，幅度被设置为零或者最小值。另外两个笛卡尔k空间采样模式126”被旋转远离有效的水-脂肪方向606并且具有可变幅度VAT梯度，其中，幅度具有比笛卡尔k空间采样模式126’更大的值。

这也在图8中描绘的相邻曲线800中进行了进一步说明。曲线800示出了根据叶片(采集)数目的使用的VAT梯度强度804。图形806上的值表明其中笛卡尔采样模式126’与有效的水-脂肪方向606对齐的采集。

下面提供根据叶片的旋转角度的针对涉及的量的可能规定。令θ为叶片的旋转角度，以使得值θ＝π/2与期望的水-脂肪位移方向相对应。令G_SMax为最大期望VAT梯度的幅度。应用于每一个叶片/轮辐的VAT梯度例如具有下面的规定：

G_S(θ)＝G_SMax|cos(θ)|

请注意，这是可能规定之一，但是能够存在替代(也具有类似的性能)。并且请注意，这里的规定被呈现用于方向视场，但是它也能够被扩展到矩形FOV的通用情况。

能够例如应用于多轮叶成像以及径向成像(也可能是星形轨道的堆叠)。

尽管在附图和前面的描述中详细说明和描述了本发明，但是这样的说明和描述被认为是说明性或者示例性的而非限制性的，本发明不局限于公开的实施例。

本领域普通技术人员在实践请求保护的本发明时，通过研究附图、本公开和所附权利要求，能够理解并且实施对所公开实施例的其它变型。在权利要求书中，词语“包括”不排除其它元素或者步骤，并且非限定词语“一”或者“一个”不排除多个。单个处理器或者其它单元可以实现权利要求书中引述的几个项目的功能。唯一事实是，在共同的不同从属权利要求中引述的某些措施不表明不能够利用这些措施的组合。

计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如与其它硬件一起供应或者作为其它硬件一部分的光学存储介质或者固态介质，但是也可以按照其它形式分布，例如经由互联网或者其它有线或无线电信系统。权利要求书中的任意附图标记不应该被构筑为对范围进行限制。

Claims (15)

1.一种医学系统(100、300)，包括：

存储器(110)，其存储机器可执行指令(120)；

计算系统(104)，其中，所述机器可执行指令的执行使得所述计算系统：

接收(200)初始脉冲序列命令(122)，其中，所述初始脉冲序列命令被配置用于控制磁共振成像系统(302)以遵循非笛卡尔k空间采样模式(604、604’)采集k空间数据(332)，其中，所述初始脉冲序列命令被配置用于控制所述磁共振成像系统以通过重复采样针对每次采集旋转的笛卡尔k空间采样模式(126)来采样所述非笛卡尔k空间采样模式，其中，所述非笛卡尔k空间采样模式具有有效水-脂肪位移方向(606、606’)；

接收(202)选择的水-脂肪位移方向(124)；并且

通过旋转所述非笛卡尔k空间采样模式来构建(204)修改的脉冲序列命令，使得所述有效水-脂肪位移方向与所述水-脂肪位移方向对齐。

2.根据权利要求1所述的医学系统，其中，所述笛卡尔采样模式具有读出方向，其中，所述修改的脉冲序列命令包括针对所述笛卡尔k空间采样模式的每次旋转的读出梯度命令(700、702)，其中，所述笛卡尔k空间采样模式的每次旋转具有空间水-脂肪位移，其中，所述机器可执行指令的执行还使得所述计算系统修改所述读出梯度命令以使所述空间水-脂肪位移随着所述笛卡尔k空间采样模式旋转远离所述选择的水-脂肪位移方向而降低。

3.根据权利要求1所述的医学系统，其中，在读出期间进行梯度编码适于伴随旋转远离所述笛卡尔k空间采样模式的所述选择的水-脂肪位移方向而降低所述空间水-脂肪位移s。

4.根据权利要求3所述的医学系统，其中，通过修改所述读出梯度命令以具有增加的带宽(702)，所述空间水-脂肪位移随着所述笛卡尔k空间采样模式旋转远离所述选择的水-脂肪位移方向而降低。

5.根据权利要求4所述的医学系统，其中，增加的带宽是通过增加所述读出梯度命令的幅度同时降低所述读出梯度命令的持续时间而引起的。

6.根据权利要求2所述的医学系统，其中，通过在所述读出梯度命令期间施加视角倾斜梯度，所述空间水-脂肪位移随着所述笛卡尔k空间采样模式旋转远离所述选择的水-脂肪位移方向而降低。

7.根据权利要求6所述的医学系统，其中，所述视角倾斜梯度是可变幅度视角倾斜梯度，其中，所述可变视角倾斜梯度的幅度随着所述笛卡尔k空间采样模式旋转远离所述选择的水-脂肪位移方向而增加。

8.根据权利要求2到5中的任一项所述的医学系统，其中，通过修改所述读出梯度命令以降低在所述笛卡尔k空间采样模式的所述读出方向上的采集体素尺寸，所述空间水-脂肪位移随着所述笛卡尔k空间采样模式旋转远离所述选择的水-脂肪位移方向而降低。

9.根据权利要求2到8中的任一项所述的医学系统，其中，所述机器可执行指令的执行还使得所述计算系统通过对针对所述笛卡尔k空间采样模式的每次旋转的所述读出方向取平均来确定所述有效水-脂肪方向。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的医学系统，其中，所述医学系统还包括磁共振成像系统，其中，所述机器可执行指令的执行还使得所述计算系统：

通过利用所述修改的脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统来采集(400)所述k空间数据，并且

根据所述k空间数据重建(402)磁共振成像数据。

11.根据权利要求10所述的医学系统，其中，所述磁共振成像系统包括多个接收通道，其中，所述修改的脉冲序列命令根据平行成像磁共振成像协议，其中，所述脉冲序列命令被配置为控制所述磁共振成像系统以采集针对所述多个接收通道中的每个的k空间数据，其中，所述机器可执行指令的执行还使得所述计算系统根据针对所述多个接收通道中的每个的所述k空间数据来重复重建通道磁共振图像，其中，所述磁共振成像数据根据所述平行成像磁共振成像协议由所述通道磁共振图像进行重建。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的医学系统，其中，所述修改的脉冲序列命令被配置为根据迭代压缩感测算法来重建所述k空间数据，其中，所述迭代压缩感测算法被应用到整个k空间数据或者针对所述笛卡尔k空间采样模式的每次旋转采集的k空间数据。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的医学系统，其中，所述笛卡尔k空间采样模式为以下中的任一个：k空间线和k空间线的叶片。

14.一种包括机器可执行指令的计算机程序，所述机器可执行指令用于由计算系统执行，其中，所述机器可执行指令的执行使得所述计算系统：

接收(200)初始脉冲序列命令，其中，所述初始脉冲序列命令被配置用于控制磁共振成像系统以遵循非笛卡尔k空间采样模式采集k空间数据，其中，所述初始脉冲序列命令被配置用于控制所述磁共振成像系统以通过重复采样针对每次采集旋转的笛卡尔k空间采样模式来采样所述非笛卡尔k空间采样模式，其中，所述非笛卡尔k空间采样模式具有有效水-脂肪位移方向；

接收(202)选择的水-脂肪位移方向；并且

通过旋转所述非笛卡尔k空间采样模式来构建(204)修改的脉冲序列命令，使得所述有效水-脂肪位移方向与所述水-脂肪位移方向对齐。

15.一种操作医学系统的方法，其中，所述方法包括：

接收(200)初始脉冲序列命令，其中，所述初始脉冲序列命令被配置用于控制磁共振成像系统以遵循非笛卡尔k空间采样模式采集k空间数据，其中，所述初始脉冲序列命令被配置用于控制所述磁共振成像系统以通过重复采样针对每次采集旋转的笛卡尔k空间采样模式来采样所述非笛卡尔k空间采样模式，其中，所述非笛卡尔k空间采样模式具有有效水-脂肪位移方向；

接收(202)选择的水-脂肪位移方向；并且

通过旋转所述非笛卡尔k空间采样模式来构建(204)修改的脉冲序列命令，使得所述有效水-脂肪位移方向与所述水-脂肪位移方向对齐。