用于获取磁共振图像中的体素的磁共振波谱的方法和设备的制作方法

文档序号:1298330阅读:517来源:国知局
用于获取磁共振图像中的体素的磁共振波谱的方法和设备的制作方法
【专利摘要】提供了一种用于获取磁共振图像中的体素的磁共振波谱的方法和设备。一种获取从磁共振成像(MRI)设备获取的磁共振(MR)图像中的体素的磁共振(MR)波谱的方法。所述方法包括:配置k空间数据的采样样式;基于配置的采样样式从k空间数据对预定数据进行采样;通过使用采样数据来获取体素的MR波谱。
【专利说明】用于获取磁共振图像中的体素的磁共振波谱的方法和设备
[0001]本申请要求于2013年2月20日提交到韩国知识产权局的第10-2013-0018237号韩国专利申请的优先权和利益,该申请的公开通过引用全部合并于此。
【技术领域】
[0002]本公开涉及一种用于获取磁共振(MR)图像的体素(voxel)的MR波谱的方法和设备,并且更具体地,涉及一种用于通过使用采样数据来获取单体素的MR波谱的方法和设备,其中,通过使用预定的采样样式来获取所述采样数据。
【背景技术】
[0003]磁共振波谱学(MRS)是一种非侵入性地获取对象身体的图像的方法,用于示出例如身体器官的代谢产物的分布或生物化学信息。
[0004]MRS图像(MRSI)在其每个图像体素中包括代谢产物的波谱信息。因此,为了得知身体器官的代谢产物的分布或生物化学信息,必须获取具有精确的空间信息的体素。
[0005]单体素波谱学(SVS)是一种用于获取单体素的MR波谱的基本技术,以便识别在特定体素中的代谢产物的生物化学分布。
[0006]通常,在SVS中,通过使用具有90-180-180度序列的点分辨波谱学(PRESS)脉冲来执行三方向选择,并且从位于三个选定方向彼此交叉的部分的体素接收信号以获取MR波
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[0007]当选择了三个方向时,发生化学位移激励。因此,由于化学位移激励,故不仅可获取包括体素的用户选择的区域的生物化学信息,还可获取用户选择的区域外部的区域的信
肩、O
[0008]因此,很难获取包括由用户选择的体素的区域的精确的代谢产物信息或生物化学信息。
[0009]在现有技术中,为了降低由化学位移激励造成的影响,在执行单体素激励后通过相位编码处理获取空间信息,并且仅获取用户感兴趣的单体素区域的波谱信息。
[0010]此外,在其它现有技术中,激励比用户感兴趣的单体素区域大的区域,并且随后校正由于化学位移激励而减少的代谢产物的量。
[0011]然而,根据现有技术中的以上事例,会增加用于获得数据的时间,并且会减小信噪比(SNR ),其中,收集所述数据以获取空间信息。

【发明内容】

[0012]本发明提供了一种用于获取MR图像中的体素的磁共振(MR)波谱的方法和设备。
[0013]根据本发明的一方面,提供了一种获取MR图像中的体素的磁共振(MR)波谱的方法,所述方法包括:配置k空间数据的采样样式;基于配置的采样样式从k空间数据对预定数据进行采样;并且通过使用采样数据来获取体素的MR波谱。
[0014] 采样样式可以是sine样式。[0015]采样样式可根据k空间数据的能量分布而包括至少两个不同的样式。
[0016]可执行k空间数据的采样样式的配置,使得与MR图像中的体素相应的k空间数据区域可被包括在采样样式中。
[0017]通过使用采样数据来获取体素的MR波谱的步骤可包括:针对采样数据确定频率变换系数;通过合并确定的频率变换系数和采样数据来获取体素的MR波谱。
[0018]根据本发明的另一方面,提供了一种用于获取MR图像中的体素的磁共振(MR)波谱的设备,所述设备包括:采样样式配置单元,用于配置k空间数据的采样样式;采样单元,用于基于配置的采样样式从k空间数据对预定数据进行采样;波谱获取单元,用于通过使用采样数据来获取体素的MR波谱。
[0019]采样样式配置单元可配置采样样式,使得与MR图像中的体素相应的k空间数据区域被包括在采样样式中。
[0020]波谱获取单元可包括:频率系数确定器,用于确定采样数据的频率变换系数;波谱获取单元,通过合并确定的频率变换系数和采样数据来获取体素的MR波谱。
[0021]根据本发明的另一方面,提供了一种已经在其上记录了用于执行以上方法的程序的非暂时性计算机可读存储介质。
【专利附图】

【附图说明】
[0022]通过参照附图 详细描述本发明的示例性实施例,本发明的以上和其它特征和优点将变得更加清楚,其中:
[0023]图1是示出根据本发明的示例性实施例的获取磁共振(MR)图像中的体素的MR波谱的方法的流程图;
[0024]图2A和2B是分别示出根据现有技术的全采样和根据本发明的示例性实施例的sine样式采样的示图;
[0025]图3是示出根据本发明的示例性实施例的不同形状的采样样式的示图;
[0026]图4是示出根据本发明的示例性实施例的通过使用采样数据获取体素的MR波谱的方法的流程图;
[0027]图5是根据本发明的示例性实施例的用于获取MR图像中的体素的MR波谱的设备的示图;
[0028]图6是根据本发明的示例性实施例的用于获取MR图像中的体素的MR波谱的MR波谱获取单元的示图;
[0029]图7是用于实现本发明的示例MRI设备的示图。
【具体实施方式】
[0030]现在将简单地描述在此使用的术语,并且将基于所述术语来详细地描述本发明。
[0031]将参照附图来描述本发明的示例性实施例。在下面的描述中,可省略已知的相关功能和结构的详细解释,以免不必要地模糊本发明的主题。在不脱离本发明的范围的情况下,可在变化的、众多的示例性实施例中采用本发明的原理和特征。
[0032]此外,尽管附图呈现出本发明的示例性实施例,但是附图不必按照比例,并且某些特征可被放大或被省略,以便更清楚地示出并解释本发明。[0033]尽管目前广泛使用的一般术语鉴于其功能被选择以用于描述本发明,但是这些一般术语可根据本领域的普通技术人员的意图、案件先例、新技术的问世等而变化。也可在特定的情况下使用由本发明的 申请人:任意选择的术语。在这种情况下,需要在本发明的具体描述中给出所述术语的含义。因此,必须基于术语的含义和整个说明书的内容而不是通过简单地陈述术语来定义所述术语。
[0034]将理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包含…的”或者“包括”和/或“包括…的”时,所述术语指定声明的元件的存在,但并不排除存在或添加一个或更多个其它元件。在说明书中指定的诸如“单元”和“模块”的术语指处理至少一个功能或操作的单元,并且可通过使用硬件、软件或者硬件和软件的组合来实现所述单元。
[0035]现在将参照示出本发明的示例性实施例的附图来更加全面地描述本发明。然而,本发明可以以许多不同的形式被实施,并且不应该被解释为限于在此阐述的示例性实施例。在附图中,为了解释的简明,省略与描述无关的部分,并且相似的标号始终指示相似的元件。当诸如“中的至少一个”的表述在一列元素之后时,所述表述修饰整列元素而且不修饰该列中的单个元素。
[0036]贯穿说明书,术语“磁共振成像(MRI)”指通过使用磁共振(MR)获得在此称为“MS图像”的图像的对象身体的成像,其中,磁共振也被称作核磁共振(NMR)。
[0037]贯穿说明书,用户可能是诸如医生、护士、医学专科医师和医学成像专家的医学专家,或者管理医疗器械的工程师;然而,本发明不限于此。
[0038]根据本发明的 示例性实施例的对象身体可以是人类身体的部分。例如,对象身体可以是诸如肝脏、心脏、子宫、脑、乳房或腹部的器官。
[0039]此外,根据本发明的示例性实施例的对象身体可以是体模(phantom)。体模指具有与活体有机组织的体积、密度和有效物理特性几乎等同的所述特性的物质,并且根据本发明的示例性实施例的体模可以是具有与人类身体或其部分的性质相似的性质的球形体模。
[0040]根据本发明的示例性实施例,通过使用sine型样式在k空间对数据进行采样,并且获取采样数据的相位以获得用户感兴趣的体素的空间信息。随后,通过使用采样的数据来获取用户感兴趣的体素的MR波谱。
[0041]根据现有技术中的单体素波谱学(SVS),在MR图像中设置包括用户感兴趣的体素的大区域以激励对象身体,通过整个MR图像的相位编码获得空间信息,并且随后仅提取用户感兴趣的体素以获得体素的MR波谱。例如,可截去大设置区域中除了感兴趣的体素的区域之外的剩余区域,以提取用户感兴趣的体素。
[0042]然而,根据现有技术中的SVS,有必要执行许多k空间数据的采样,并且因此,用于处理采样数据的时间和用于提取感兴趣的体素的时间会增加,并且因此,根据时间的信噪比(SNR)会降低。本发明解决这些问题,以缩短处理对数据进行采样的时间和提取时间,并且也增大SNR。
[0043]此外,可能由于化学位移激励而无法激励包括用户感兴趣的体素的区域中的代谢产物。为了解决该问题,可设置完全包括用户感兴趣的体素的大区域来激励对象身体。然而,在这种情况下,所述大区域可能还包括在除了感兴趣的体素之外的区域中的代谢产物的信号。本发明通过精确地提取感兴趣的体素的MR波谱来解决该问题。
[0044]根据本发明的示例性实施例,基于通过使用预定的采样样式而采样的数据来重建用户感兴趣的体素,并且因此,可降低用于处理数据的时间和提取时间,可减小SNR,并且可精确地提取感兴趣的体素的MR波谱。
[0045]如图7中所示,本发明的磁共振成像(MRI)设备可实现在图1至图6中描述的本发明的方法和各种组件。图7的MRI设备可包括带有具有纵向轴线的空心孔洞的具有大致圆柱形状的磁性构件14,在所述孔洞内,对象身体或主体(诸如,患者)的至少一部分被布置在例如台板15上,其中,台板15可将患者移动到孔洞内以及将其移动出孔洞。磁性构件14具有布置在孔洞周围的至少一个主磁体11、至少一个梯度线圈12和至少一个射频(RF)线圈13,其中,所述主磁体11、梯度线圈12和RF线圈13用于以用于执行MRI的领域中已知的方式来产生磁场并且用于从患者或其部分接收RF信号。
[0046]主磁体11产生主磁场,并且第一信号产生单元21控制梯度线圈12产生梯度磁场。第二信号产生单元22控制RF线圈13产生发射到患者或其部分的RF信号,并且信号收集单元23从患者或其部分接收RF信号。第一存储器34和第二存储器35中的至少一个用于接收RF信号并且暂时存储接收到的RF信号作为被发送到图像产生单元33的MRI数据。用户界面31允许用户(诸如技术人员、诊断者或医务人员)进行控制并且发送命令到控制信号产生单元21、22和图像产生单元33的控制单元32。使用接收到的RF信号,图像产生单元33产生患者或其部分的MR图像,其中,通过可以是显示器的图像输出单元36输出所述MR图像,或者可将所述MR图像发送到网络上与MRI设备通信的其它设备或装置,或者可将所述MR图像发送到可在MRI设备外部的另一存储器。
[0047]图1是示出根据本发明的示例性实施例的使用图7的MRI设备获取MR图像中的体素的MR波谱的方法的流程图。
[0048]根据本发明的示例性实施例的获取MR图像中的体素的MR波谱的方法包括:在步骤SlOO配置k空间数据的采样样式,在步骤S200基于配置的采样样式从k空间数据对预定的数据进行采样,并且在步骤300通过使用采样数据来获取体素的MR波谱。可由预定的软件执行图1的方法,其中,由图7中的图像产生单元33的硬件组件运行所述软件。使用用户界面31,MRI设备和本发明的用户输入通过图像输出单元36输出的MR图像上感兴趣的体素(VOI)的选择,或者输入包括针对对象(诸如,MRI设备中的台板15上的患者)的特定部分VOI的感兴趣的区域(ROI)的选择。
[0049]用户界面31可包括键盘和/或鼠标以及显示器,或者可包括触摸屏,其中,显示器连接到图像输出单元36或包括图像输出单元36。显示器可显示用于显示患者的MR图像或患者的ROI的图形用户界面(⑶I ),允许用户通过在MR图像中选择特定区域来选择VOI或R0L.例如,用户可通过在VOI或ROI处点击鼠标或者通过触摸与VOI或ROI相应的位置处的触摸屏来选择VOI或ROI。本发明随后使用VOI的用户选择来执行步骤S300。
[0050]根据本发明的示例性实施例的k空间指一组可用于产生一个MR图像的原始数据。
[0051]使用图7中所示的MRI设备,将射频(RF)脉冲施加于对象身体,并且逐步改变相位编码梯度以获取具有位置信息的信号。所述获取的数据被称为原始数据,并且所述原始数据可包括位置信息和对比信息。
[0052]可沿着相位轴和频率轴在k空间的中心示出具有高振幅的信号,并且k空间的中心由于相位编码梯度具有小梯度而填充有具有低空间分辨率的数据,并且可包括组织的对比信息。[0053]此外,k空间的外围部分可沿着相位轴和频率轴示出具有低振幅的信号,并且由于相位编码梯度具有大梯度而填充有具有高空间分辨度的数据,以示出MR图像中的组织之间的边界或详细位置。
[0054]根据本发明的示例性实施例,在步骤SlOO可针对k空间数据配置采样样式。在步骤S200,基于配置的采样样式,可从k空间数据对预定的数据进行采样。
[0055]图2A和2B分别示出根据现有技术的全采样和根据本发明的实施例的sine样式型采样。
[0056]如图2A中的现有技术中所示,可针对k空间200执行全采样210 ;然而,处理所述数据的速度会降低。
[0057]根据图2B中的本发明的示例性实施例,可将采样样式配置为例如由图3的(a)中所示的公知的sine波形产生的二维sine样式。也就是说,根据本发明的示例性实施例,使用这样的sine样式,可执行如图2B中所示的sine样式采样。例如,可基于图3的(a)中所示的sine样式执行所述采样,以便使用具有高振幅的信号。 [0058]参照图2B,不需要从黑色部分230提取数据,并且可通过从白色部分220提取数据来执行采样。因此,可处理比现有技术中的图2A的全采样210的数据量少的数据量,并且因此,由本发明使用图2B的采样样式,可提高数据处理速度,并且可缩短数据处理时间。
[0059]图3示出根据本发明的示例性实施例的包括不同样式的采样样式。
[0060]根据k空间数据中的能量分布,根据示例性实施例的采样样式可包括至少两种不同的样式。
[0061]如图3的(a)中所示,k空间200a中的能量分布可具有例如sine形状。也就是说,从具有最闻振幅的区域250,能量分布的sine形状的振幅逐渐降低。例如,如图3的(a)中所示,可观察到k空间中的能量分布如同二维平面上的交替可变样式。
[0062]例如,具有最闻振幅的区域250可具有最闻的能量,并且随后,能量分布可同与在图3的(a)中所示的区域253、255和257中的每一个相应的振幅的减小类似。
[0063]如上所述,可根据k空间数据中的能量分布来不同地配置采样样式。
[0064]例如,如图3的(b)中所示,采样样式200b可被配置为包括与图3中的(a)的区域250和253相应的区域220b。可通过仅使用采样样式220b来对包括在区域220b中的数据进行采样。在该示例中,可对由白色区域表示的包括在区域220b中的五块或五个区域的数据进行采样。也就是说,可不对包括在区域230b中的数据进行采样。
[0065]此外,如图3的(C)和(d)中所示,可配置分别具有不同形状的采样样式200c和200d。例如,可通过使用采样样式200c来对由白色区域表示的九个区域的数据进行采样,并且可通过使用采样样式200d来对由白色区域表示的十三个区域的数据进行采样。
[0066]根据本发明的示例性实施例,在图1的步骤S200针对k空间配置采样样式的步骤可包括:配置采样样式,使得与MR图像的特定体素相应的k空间数据可被包括在所述采样样式中。
[0067]可通过执行k空间的频率变换来获取对象身体的MR样式。例如,频率变换可包括傅里叶逆变换。
[0068]由图7中的梯度线圈12产生的k空间中的频率编码梯度磁场和相位编码梯度磁场可在MR图像中提供信号的位置。也就是说,k空间中的每块或每个区域的数据可根据k空间中的频率编码梯度磁场和相位编码梯度磁场,配置在MR图像中的预定位置的MR拍摄的对象身体图像。
[0069]因此,可通过使用频率编码梯度磁场和相位编码梯度磁场来获得与用户感兴趣的体素相应的k空间数据,并且可配置采样样式使得获取的k空间数据可被包括在所述采样样式中。
[0070]图4是示出根据本发明的示例性实施例的通过使用采样数据获取体素的MR波谱的方法的流程图。可由预定的软件来执行图4的方法,其中,可由图7中的图像产生单元33的硬件组件来运行所述软件。
[0071]根据本发明的示例性实施例,可通过使用基于上述采样样式采样的采样数据来精确地重建感兴趣的体素(VOI)的波谱。
[0072]每块采样数据可不同地贡献于VOI的MR波谱的获得,并且可根据每个数据的贡献度来相对精确地重建VOI的MR波谱。例如,为了精确地重建VOI的MR波谱,必须确定将用于重建处理的预定系数,例如,频率变换系数等。
[0073]根据本发明的示例性实施例,参照图4,通过由图1中的步骤S330使用采样数据来获得体素的MR波谱的步骤可包括:在步骤S310确定采样数据的频率变换系数,并且在步骤320通过合并确定的频率变换系数和采样数据来获得体素的MR波谱。
[0074]针对基于图3的(a)中的上述采样样式采样的频率f的由变量d表示的k空间数据可被表示为对象身体的图像信息I的线性组合,其中,经由图7中的存储器34、35中的至少一个从信号采集单元23获取所述图像信息I。经由例如傅里叶系数F,可通过使用等式 (I)来表示所述线性组合。
[0075]
【权利要求】
1.一种获取对象的MR图像中的体素的磁共振(MR)波谱的方法,所述方法包括: 配置k空间数据的采样样式; 基于配置的采样样式从k空间数据对预定数据进行采样; 通过使用采样数据来获取体素的MR波谱; 显示体素的MR波谱。
2.如权利要求1所述的方法,其中,采样样式是sine样式。
3.如权利要求1所述的方法,其中,采样样式根据k空间数据的能量分布而包括至少两个不同的样式。
4.如权利要求1所述的方法,其中,执行k空间数据的采样样式的配置,使得与MR图像中的体素相应的k空间数据区域被包括在采样样式中。
5.如权利要求1所述的方法,其中,通过使用采样数据来获取体素的MR波谱的步骤包括: 针对采样数据确定频率变换系数; 通过合并确定的频率变换系数和采样数据来获取体素的MR波谱。
6.一种用于获取MR图像中的体素的磁共振(MR)波谱的设备,所述设备包括: 采样样式配置单元,用于配置k空间数据的采样样式; 采样单元,用于基于配置的采样样式从k空间数据对预定数据进行采样; 波谱获取单元,用于通过使用采样数据来获取体素的MR波谱; 显示器,用于显示获取的体素的MR波谱。
7.如权利要求6所述的设备,其中,采样样式是sine样式。
8.如权利要求6所述的设备,其中,采样样式根据k空间数据的能量分布而包括至少两个不同的样式。
9.如权利要求6所述的设备,其中,采样样式配置单元配置采样样式,使得与MR图像中的体素相应的k空间数据区域被包括在采样样式中。
10.如权利要求6所述的设备,其中,波谱获取单元包括:频率系数确定器,用于确定采样数据的频率变换系数;波谱获取单元,通过合并确定的频率变换系数和采样数据来获取体素的MR波谱。
【文档编号】A61B5/055GK104000590SQ201410057498
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年2月20日 优先权日:2013年2月20日
【发明者】金东炫, 金玟吾, 南润浩, 李俊圣, 曹恩惠 申请人:三星电子株式会社, 延世大学校产学协力团
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