使用部分回波采集进行的MR成像的制作方法

本发明涉及磁共振(mr)成像领域。其涉及一种对被放置在mr系统的检查体积中的对象进行mr成像的方法。本发明还涉及mr系统和要在mr系统上运行的计算机程序。

背景技术：

1、利用磁场与核自旋之间的相互作用以便形成二维或三维图像的图像形成mr方法现今被广泛使用，特别是在医学诊断领域中，因为对于软组织的成像，它们在许多方面优于其他成像方法，不要求电离辐射，并且通常是非侵入性的。

2、在mr成像中，沿着读出(频率-编码)方向的k空间的分数采样，在本文中被称为部分回波(pe)采集，是一种众所周知的用于减少回波时间(te)的策略，参见m.bydder等人在nmr in biomedicine中，2021年；34:e4458。这对于从短t2物种中采集mr信号非常有用，而且减少了重复时间(tr)，如果适用的话，还减少了所使用的成像序列的回波间隔。pe采样在磁共振血管造影术(mra)中特别感兴趣，以减轻由血流引起的信号损失。

3、理论上，诸如pe采集的部分傅里叶(pf)方法允许仅采样k空间的一半。k空间的另一半是在共轭对称的假设下在重建中合成的，这仅适用于图像空间中的真实(与复杂相反)mr信号。不建议从pe采样中通过简单的傅里叶变换进行重建。然而，基于跨图像存在平滑相位变化的假设，已经开发了各种算法来产生相对无伪影的图像。实际上，pe采样被稍微扩展以完全覆盖中心k空间区域，并且因此捕获低频相位变化。

4、pe方法基本上由缺失的k空间数据限制，这防止了恢复高频相位变化并导致信号丢失。加速方法，诸如并行成像(pi)和压缩感测(cs)，通常不能补偿该缺陷，主要归因于由不完整采样所节省的连续k空间区域的大尺寸。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种使能使用pe采集改进mr成像的方法。

2、根据本发明，公开了一种对被放置在mr系统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：

3、使所述对象经受包括一系列rf激励的成像序列，其中，在连续rf激励之间的每个重复时间间隔中存在读出磁场梯度的情况下生成回波信号，其中，在每个重复时间间隔中切换相位编码磁场梯度，以对k空间的预定义区域进行采样；

4、从所述对象采集所述回波信号作为具有不同读出极性的部分回波，每个回波信号要么与所述读出磁场梯度的第一方向要么与和所述第一方向相反的所述读出磁场梯度的第二方向相关联，其中，与所述第一方向和/或所述第二方向相关联的所述回波信号在至少一个相位编码方向上稀疏地对k空间进行采样；并且

5、根据所采集的回波信号来重建mr图像。

6、本发明提出以相反方向上的两个梯度极性采集pe读出，即双极pe采集。先前地，已经将具有相反方向上的梯度极性和相同相位编码的两个pe读出组合在一起，以获得一个(虚拟)全回波(fe)读出。以这种方式，已经获得了沿着读出方向的k空间的完整采样，利用pe采集的短te，但仅在采集时间的近两倍内，参见m.b.scheidegger等人在magneticresonance imaging 1991年；9:517-524中。本发明提出具有正和负梯度极性的pe读出在所述相位编码方向中的至少一个上各自稀疏地采样k空间。稀疏采样(也被称为子采样)意指根据被成像视场(fov)，相位编码方向上的采样密度低于由奈奎斯特准则所要求的采样密度。本发明还提出具有正极性和负极性的pe读出不一定共享相同的相位编码。不相同的相位编码意指具有正极性和负极性的pe读出不仅沿着所述读出方向不同地覆盖k空间，而且在所述相位编码方向中的至少一个上也不同。

7、在本发明的实施例中，与所述第一读出方向相关联的所述回波信号对k空间中未由与所述第二读出方向相关联的所述回波信号采样的子区域进行采样，反之亦然。换句话说，与所述第一读出方向相关联的所述回波信号所留出的k空间区由与所述第二读出方向相关联的所述回波信号覆盖。因此，本发明实现了缺失k空间数据的合成，而无需跨所述图像存在平滑相位变化的假设。出于该目的，本发明提出应用如本领域中已知的用于根据稀疏采样的k空间数据重建无伪影图像的策略，诸如灵敏度编码(sense)、压缩感测(cs)及其组合，以用于合成缺失的k空间信息，而不是常规pe策略。

8、在另外的实施例中，由分别与所述第一方向和所述第二方向相关联的所述回波信号采样的所述k空间区域在k空间的中心部分交叠。在另一实施例中，组合采取的与第一和第二方向相关联的所述回波信号在中心部分中完全采样k空间。在甚至另一实施例中，它们在所述至少一个相位编码方向上以交错模式对k空间进行采样。这导致所述k空间中心的更高采样密度或者甚至完全采样，但与常规pe方法相比较，仍然没有增加te或总体采集时间。

9、在所述采集期间反转所述读出方向导致由主磁场不均匀性引起的失真改变方向。这些失真可以通过添加映射主磁场不均匀性的步骤来解决，其中，在重建所述mr图像的步骤中考虑所述主磁场不均匀性。备选地，可以从两个稀疏采样的个体数据集(一个与所述第一读出方向相关联，另一个与所述第二读出方向相关联)估计所述失真，这要求对两者进行单独的中间重建，并将配准应用于所得的中间mr图像。

10、类似地，在所述采集期间反转所述读出方向潜在地导致线性和高阶梯度场变化。这些变化可以通过映射分别与第一和所述第二方向相关联的所述回波信号之间的空间或时空变化的相位差来解决，其中，在重建所述mr图像的步骤中考虑所述相位差。该相位差可以再次从两个稀疏采样的个体数据集进行估计(这要求两者的单独中间重建)，或者从单独的测量结果进行估计。

11、此外，在所述采集期间反转所述读出梯度潜在地从tr到tr改变所述读出梯度的积分。在另外的实施例中，在采集所述回波信号之后施加的所述读出方向上的扰相器(spoiler)磁场梯度在所述成像序列中被适配，使得该积分从tr到tr保持不变。以这种方式，例如，可以保持稳态扰相制度。

12、在非对比增强的脑mra中，来自水和来自脂肪的mr信号具有相反相位的te通常是有利的。然而，这导致所采用的梯度回波序列的低扫描效率，特别是在1.5t时，同时仅提供较差的脂肪抑制。在另外的实施例中，选择te，其中，来自水和来自脂肪的mr信号近似正交，即具有±90°的相位差，并应用单点dixon方法，如本领域中已知的，以用于根据在单个te处采集的回波信号来分离来自水合来自脂肪的mr信号。

13、使用两点dixon方法或双采集dixon成像，主要承诺更好的脂肪抑制，并允许进一步缩短te，但通常涉及引入死区时间来移位用于化学移位编码的读出磁场梯度，这再次负面地影响扫描效率。因此，根据另外的方面，本发明提出在不同te处采集所述回波信号，每个回波信号与第一te或第二te相关联，使得对所采集的回波信号应用化学移位编码，其中，在根据(如此已知的)两点dixon方法重建所述mr图像的步骤中分离来自水和脂肪的贡献。因此，本发明提出将双采集dixon成像与双极pe采集组合。以这种方式，本发明通过缩短所述te、消除所述脂肪信号、避免部分回波伪影和增加信噪比(snr)来增强图像质量。

14、为了提高所得的梯度回波成像序列的扫描效率，可以使在与所述两个te中的较短的te相关联的所述回波信号的采集期间施加的所述读出磁场梯度的强度小于在与所述两个te中的较长的te相关联的回波信号的采集期间施加的读出磁梯度的强度。此外，部分回波因子(pef)可以适于在由所述相位编码磁场梯度施加的约束下使所述采集时间最大化。备选地或者额外地，具有较大面积的所述扰相器读出磁场梯度与所述较短的te相关联。即，与较短回波时间相关联的所述扰相器读出磁场梯度的面积大于与较长回波时间相关联的扰相器读出磁场梯度的面积。

15、通常根据常规pe方法或常规pf方法重建mr图像通常涉及在k空间中对采集的回波信号进行加权、傅里叶变换，以及任选地相位校正和图像空间中的虚部的后续消除。加权解决了k空间中的回波信号的截断，并抑制了其他情况下发生的(吉布斯)振铃伪影。例如，可以使用简单的汉宁窗滤波器作为在k空间中适当选择的距离上从零平滑变化到一的加权。然而，已经观察到这样的加权的使用也导致mra中的信号丢失，这可能被误解为狭窄。因此，根据又一方面，本发明提出了一种对被放置在mr系统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：

16、使所述对象经受包括一系列rf激励的成像序列，其中，在连续rf激励之间的每个重复时间间隔中存在读出磁场梯度的情况下生成回波信号，其中，在每个重复时间间隔中切换相位编码磁场梯度，以对k空间的预定义区域进行采样；

17、从所述对象采集所述回波信号作为部分回波；

18、将k空间在所述读出方向上的移位应用于所采集的回波信号数据，对所述回波信号数据进行加权，并为多个不同移位值中的每个重建中间mr图像；并且

19、通过为最终mr图像的每个体素从相应体素位置处的中间mr图像集中选择具有最大强度的体素值，根据所述中间mr图像来计算最终mr图像。

20、可以与上文所描述的其他方面组合或其单独使用的本发明的该方面基于pf成像中的信号损失可能起因于图像空间中的相位的快速变化的洞察力。为了近似补偿图像空间中的相位的这样的快速变化，首先根据所述移位值的数目在k空间中对采集的回波信号移位不同的程度，并且然后对它们应用加权。对于每个移位值，然后执行单独的中间重建，并且通过在所有所得的中间mr图像上为每个体素选择最大信号强度来最终达到图像空间中的信号恢复。所述加权抑制了振铃伪影，而且影响了所采集的回波信号。由于图像空间中的相位是先验未知的，因此加权对所采集的回波信号的影响也是未知的。因此，本发明旨在通过考虑加权与所采集的回波信号之间的相对移位的范围来最小化该影响。这是由于以下事实：如果忽略所述加权，对k空间中采集的回波信号应用移位几乎不改变图像空间中的幅度。此外，这是由于观察到在k空间中对采集的回波信号应用加权大大减少了图像空间中的幅度所激发的。

21、迄今为止所描述的本发明的方法可以借助于mr系统来执行，该mr系统包括：至少一个主磁体线圈，其用于在检查体积内生成实质上均匀的静态磁场；多个梯度线圈，其用于在所述检查体积内的不同空间方向上生成切换磁场梯度；至少一个rf体线圈，其用于在所述检查体积内生成rf脉冲和/或用于从被定位在所述检查体积中的患者的身体接收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。本发明的方法可以通过对所述mr系统的重建单元和/或控制单元的对应编程来实施。

22、本发明的方法可以有利地在目前临床使用的大多数mr系统上执行。为此目的，仅需要利用计算机程序，通过所述计算机程序对所述mr系统进行控制，使得其执行本发明的上文所解释的方法步骤。所述计算机程序可以存在于数据载体上或存在于数据网络中，以便下载用于安装在所述mr系统的所述控制单元中。