专利名称：磁共振成像中的回顾运动补偿的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及磁共振成像(MRI)中的回顾运动补偿，并且更具体而言，涉及 MRI中经改进的回顾运动补偿，以便提供运动目标和静止目标两者的更清晰图像。
背景技术：
在常规MR成像方法的情况下，待检查的目标面积(即“样品”)置于恒定磁场Btl 中，并经受至少一种具有选定频率的电磁高频脉冲(HF-脉冲)序列以及具有在不同空间方 向上的磁场梯度的并发脉冲，使得HF-激励引起发生被检测为MR-信号的回波并提供涉及 样品性质的信息。MRI往往是人体内软组织疾病的非侵入式诊断选择的方法，并且在医学领域具有 广泛的应用。快速梯度技术已经使高分辨率3D成像成为可能。然而，高分辨率的MRI主要 受到诸如呼吸或显著的患者运动的生理运动的阻碍。近年来，弥散加权MR-成像已经变得更加重要。通过具体选择MR-序列的类型以 及在序列中HF-脉冲和梯度脉冲的幅度和时间关系，确保所生成的MR-信号或回波的强度 相当大地依赖于分别确定、选定的样品特征是可能的。因此，可能生成由相关特征对其对比 度进行“加权”后的图像。对于腹部MR-成像，图像受到呼吸运动的影响。诸如弥散加权MR-成像的某些MRI 技术在单信号测量中具有非常低的信噪比(SNR)。结果，通常关于单层位置执行多次测量， 以便生成低SNR的测量值，并且随后对这些测量值进行平均从而创建单幅高SNR图像。然 而，这种类型的平均操作造成运动目标的模糊，这是因为如果没有使用同步方法的话，每次 测量是在呼吸运动的不同定时执行的(即对于每次单次测量，扫描位置发生了偏移)。呼吸触发是一种此类同步方法，其用于确保在呼吸运动的相同定时执行每次测 量。结果，在运动目标处于相同位置时执行每次测量，并且这能够避免由于运动引起的模 糊。然而，这种技术具有两个与之相关的问题。一个是限制了图像采集的定时，这由于在 执行每次测量之前和之后需要等待时间，以等待运动目标在运动循环中回到完全相同的位 置。这会将总扫描时间延长两倍或三倍。另一问题是患者呼吸行为的改变会引起扫描失败。 进行MRI扫描的患者可能在检查期间入睡。这使他们的呼吸非常浅，从而使得MR扫描仪连 续未能从呼吸运动检测设备的信号中捕获到触发信号(trigger)。导航回波是另一种运动补偿技术，其在数据采集之前检测运动并相应地调整数据 采集。导航技术使用图像空间导航回波以检测在图像数据采集期间的运动。生理运动引 起导航回波中的全身位移并导致图像空间导航回波相对于图像空间参考导航回波的偏移。 从导航回波中提取运动信息的精度对于导航技术的有效性而言至关重要，并且在公布号为 US2003/0117136A1的美国(US)专利申请中描述了一种此类技术。有效地，在所有的导航回 波技术中，在针对每次测量的成像扫描之前测量运动目标的位移，并且基于所测得的位移 移动成像位置。结果，在多次测量期间对目标的相同位置进行成像，并且这避免了由于运动 引起的模糊。与上述呼吸触发技术形成鲜明对比的是，导航回波技术不需要等待时间以同步成像定时和呼吸运动。因此，总扫描时间往往比呼吸触发方法更短。然而，当成像区域包含静止目标和运动目标两者时(例如，肝和脊柱)，提出了关 于导航回波技术的一个问题。如果导航回波方法应用于聚焦在运动目标上的图像，静止目 标将被模糊。另一方面，对于诸如肿瘤筛查的检查，运动器官和静止目标两者应当具有相似 的图像质量。在那种情况下，MR用户必须执行两次扫描，一次利用导航回波，一次不利用导 航回波，这必然延长总扫描时间。
发明内容
因此，本发明的目标是至少缓解上述问题，并提供用于磁共振成像中的回顾运动 补偿的经改进的系统和方法，从而能够生成在成像区域中的静止目标和运动目标两者的清 晰图像。根据本发明，提供了一种磁共振成像装置，其包括磁共振扫描仪和数据采集系统， 该数据采集系统包括用于采集关于成像区域内的运动目标的图像数据集的运动补偿器件， 所述图像数据集包括每次关于一层或多层平面的多次采集，该装置还包括用于基于逐层对 所述多次采集进行平均以生成所述运动目标的单个、平均图像集的器件，用于从所有所述 采集中计算所有所述层平面的实际扫描位置的器件，用于对所选定的层平面集进行平均以 生成所述成像区域内的静止目标的单个、平均图像集的器件。本发明实现了对图像质量的 改进，其中，降低了运动伪影。显然，获得了运动结构以及静止结构两者好的图像质量。根据本发明的另一方面，所述运动补偿器件包括导航回波器件。本发明还涉及在权利要求4或权利要求5中指定的计算机程序。本发明还涉及如 权利要求6所述的磁共振成像方法。该计算机程序能够在如CD-rom或USB记忆棒的载体 上提供，或者从诸如因特网的数据网络上提供。当将该计算机程序安装或加载到磁共振成 像装置的计算机或处理器中后，那么磁共振成像装置能够执行本发明。本发明的这些方面以及其他方面将从本文所描述的实施例中显而易见并且将参 考本文所述实施例加以阐述。
现在仅以实例的方式并参考相应的附图描述本发明的实施例，在附图中附图中的图1示出了本发明的常规磁共振成像装置；附图中的图2和图5根据本发明的示例性实施例，示意性地图示说明了 3-层5-采 集扫描和相应方法的流程图；图3示出了对来自N(在这种情况下，N = 5)次采集的(SNR相对低的)图像数据 进行平均以针对每层提供单幅(高SNR)经平均的图像；以及图4图示说明了对于所有采集相对于所有扫描位置的静止目标，实际扫描位置是 密集和随机分布的。
具体实施例方式参考附图中的图1，常规磁共振成像装置100包括计算机102、磁体系统104、数据 采集系统106和显示器108。磁体系统104、数据采集系统106和显示器108在现有技术中是公知的，并且本文将不再对其进一步详尽描述。一般而言，计算机102经由放大器(未示 出)控制磁体系统104中的梯度和RF磁体或线圈(未示出)。计算机还控制数据采集系统 106、处理所采集的数据并将图像输出到显示器108。现在参考附图中的图2和图5，根据本发明的示例性实施例，示意性地图示说明 3-层5-采集扫描并示出相应方法的流程图。参考标号10表示扫描平面，并且参考标号12 表示运动目标。因此，对于每次采集，测量目标12的3-层图像(步骤1)。可以见到目标 12上、下运动使得5次扫描中每次的目标位置不相同。通过使用常规的导航回波技术，实时 追踪图像位置，这样对于每次采集而言扫描平面10相对于目标12(的位置)是相同的。相 反地，扫描平面相对于成像区域内的静止目标将总处于不同的位置，所以实际扫描平面将 相对于静止目标(这在图1中示意性地图示说明了并由参考标号14表示)随机散布。因 此，根据本发明的示例性实施例，存储代表所测得的运动目标12的运动的数据(在这种情 况下，例如，隔膜位移数据)(步骤2)并且该存储的数据可以在之后用于计算静止目标的实 际扫描平面位置。当扫描已经完成后，以常规方式重构所采集的数据。如附图中图3的示意性图示 说明，对来自N(在这种情况下，N= 5)次采集的(SNR相对低的)图像数据进行平均以针 对每层10提供单幅(高SNR)经平均的图像(步骤3)。该平均导致关于运动目标12的高 的图像质量，因为对于静止目标，每次采集的层位置发生了改变。在图2中，这对于单层平 面而图示说明(并且由参考标号14表示)。对于真实临床应用而言，常规层间隔是5mm，并 且呼吸运动的范围是20-30mm。所以成像区域内与层厚度一样小的小静止结构(诸如图3 中图示说明的三角形16)将使用不包含那种结构的图像数据进行平均，并且，结果，在图像 中该小结构将显得模糊，并且将降低其对比度。因此，通过使用常规导航回波补偿技术，最 终的图像将聚焦于运动目标，而失焦静止目标。因此，根据本发明的这种示例性实施例，随后利用相同的图像数据集执行“归类平 均”过程。通过添加原始扫描位置和所测得的隔膜位移来计算每幅所采集的图像的位置(步 骤4)。如附图中图4的图示说明，对于所有采集相对于所有扫描位置的静止目标，实际扫描 位置是密集和随机分布的，因为每层的位置范围(即隔膜位移的范围)比相邻层之间的层 间隔更宽。如果需要对成像区域内的静止目标生成更锐化的图像，例如，图3中图示说明的 三角形16，可以从最靠近该目标的位置选择(步骤5)图像数据(从所有层和所有采集中)， 并随后对其进行平均。换言之，根据实际层位置归类图像数据并选择N(在图示的实例中为 5)层最靠近靶位置的图像数据，并随后对其进行平均，与利用常规平均技术相比，能够生成 静止目标的更锐化的图像。最终的图像将聚焦于静止目标，而失焦运动目标。因此，利用上述方法，可以从单个呼吸导航图像集中获得两个图像集，一个用于聚 焦于静止目标而另一个用于聚焦于运动目标。图像采集过程与常规呼吸导航回波技术完全 相同。因此，相对于常规呼吸导航回波技术，使用本发明的方法的扫描时间保持不变，并且 避免了在上述呼吸触发技术期间可能发生的扫描失败。另一方面，可能通过本发明的方法 从单个导航回波扫描图像数据集中获得成像区域内的静止目标和运动目标两者的锐化图 像，而无需相对于常规方法延长任何扫描时间。应当指出的是，以上所提及的实施例图示说明本发明，而非限制本发明，并且本领 域的技术人员将能够设计许多备选实施例，而不偏离由所附权利要求书限定的本发明的范
5围。在权利要求书中，括号中的任何参考标号不应解释为限制权利要求。词语“包括”和 “包含”等不排除任何权利要求或整个说明书中所列举的元素或步骤之外的元素或步骤的 存在。元素的单数引用不排除多个此类元素的引用，并且反之亦然。本发明可以通过包括 几种不同元素的硬件的方式实施，以及通过适当编程的计算机实施。在列举了几种器件的 设备权利要求中，这些器件中的几个可具体化为硬件中一个或相同项。起码的事实是，在互 不相同的从属权利要求中记载的某些措施并不表示这些措施的组合不能够用于获得优势。
权利要求
1.一种包括数据采集系统的磁共振成像装置，所述数据采集系统包括用于关于成像区 域内的运动目标采集图像数据集的运动补偿器件，所述图像数据集包括每次关于一层或多 层平面的多次采集，所述装置还包括用于基于逐层对所述多次采集进行平均以生成所述运 动目标的单个、平均图像集的器件，用于根据所有所述采集计算所有所述层平面的实际扫 描位置的器件，用于对选定的一组层平面进行平均以生成所述成像区域内的静止目标的单 个、平均图像集的器件。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述运动补偿器件包括导航回波器件。
3.如权利要求1所述的装置，还包括用于存储所述图像数据集以及由所述运动补偿器 件测得的目标位移的存储器件。
4.一种用于磁共振成像装置的计算机程序，所述计算机程序包括被配置为接收关于成 像区域内的运动目标的运动补偿图像数据集的软件，所述图像数据集包括每次关于一层或 多层平面的多次采集，所述计算机程序基于逐层对所述多次采集进行平均以生成所述运动 目标的单个、经平均的图像数据集，根据所有所述采集计算所有所述层平面的实际扫描运 动，并对选定的一组层平面进行平均以生成所述成像区域内的静止目标的单个、经平均的 图像数据集。
5.一种用于磁共振成像装置的计算机程序，所述计算机程序包括被配置为接收运动 补偿图像数据集的软件，所述运动补偿图像数据集包括每次关于一层或多层平面的多次采 集，所述计算机程序根据所有所述采集计算所有所述层平面的实际扫描位置，并对选定的 一组层平面进行平均以生成所述成像区域内的静止目标的单个、经平均的图像集。
6.一种磁共振成像方法，包括采集关于成像区域内的运动目标的运动补偿图像数据 集，所述图像数据集包括每次关于一层或多层平面的多次采集，所述方法还包括基于逐层 对所述多次采集进行平均以生成所述运动目标的单个、经平均的图像集，根据所有所述采 集计算所有所述层平面的实际扫描位置，对选定的一组层平面进行平均以生成所述成像区 域内的静止目标的单个、经平均的图像集。
全文摘要
一种磁共振成像装置，包括具有用于采集关于成像区域内的运动目标的图像数据集的运动补偿器件的数据采集系统，所述图像数据集包括每次关于一层或多层平面的多次采集。此外，还有用于基于逐层对所述多次采集进行平均以生成所述运动目标的单个、平均图像集的器件。还有提供用于从所有所述采集中计算所有所述层平面的所述实际扫描位置的器件，用于对所选定的层平面集进行平均以生成所述成像区域内的单个、平均图像集的器件。所述平均导致关于所述运动目标(12)的高的图像质量，因为对于所述静止目标，每次采集的层位置发生了改变。
文档编号G01R33/565GK102007422SQ200980113384
公开日2011年4月6日 申请日期2009年4月14日 优先权日2008年4月18日
发明者T·荻野 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司