磁共振成像系统和方法与流程
本申请一般涉及磁共振成像(mri)，更具体地，涉及mri中的磁敏感加权成像(swi)的系统和方法。
背景技术：
磁敏感加权成像(swi)是一种可以通过组合相位信息和幅度信息来增强图像中呈现的不同组织的对比度的成像方法。在传统的磁敏感加权成像中，使用单个梯度回波序列，并且仅以长回波时间(te)来采集单回波信号。然而，对于一些具有强磁敏感的组织(例如，出血或空腔)，可能产生高空间频率的卷折/缠绕相位，这可能导致图像伪影和成像对比失真。因此，期望提供一种改善具有不同磁敏感的不同组织的成像对比度的系统和方法。
技术实现要素：
根据本发明的第一个方面，提供了一种产生磁共振(mr)图像的方法。该方法可以包括以下一个或多个操作。可以获得多个回波信号，该多个回波信号以若干个回波时间与一个被摄对象的感兴趣区域相关。每个回波信号可能对应一个回波时间。可以生成基于所述多个回波信号的多个相位图像。每个相位图像可以对应一个回波信号。通过对多幅相位图像进行相位解缠，可以生成解缠的相位图。基于解缠的相位图，可以生成虚拟相位图。虚拟相位图可以包括至少一个对应于虚拟回波时间的虚拟相位。相位掩模可以基于虚拟相位图确定。可以获得多个回波信号的幅度信息。根据相位蒙版和幅度信息，可以生成磁化率加权图像。。
在一些实施例中，所述虚拟回波时间是正数。
在一些实施例中，采集所述多个回波信号包括：沿读出方向和/或相位编码方向执行流动补偿。
在一些实施例中，所述虚拟回波时间与所述感兴趣区域中的组织的特征有关。所述组织类型的特征包括组织类型的磁敏感系数。
在一些实施例中，在一些实施例中，生成所述虚拟相位映射图包括：根据所述多个相位图像的相位信息获得场分布映射图；基于所述场分布映射图确定虚拟回波时间；以及基于所述虚拟回波时间和所述场分布映射图确定虚拟相位。
在一些实施例中，确定虚拟相位包括：利用线性插值、最小二乘法或线性回归中的一种来确定所述虚拟相位。
在一些实施例中，生成虚拟相位映射图包括：从所述多个相位图像去除背景场；或者从所述虚拟相位映射图中去除背景场。
在一些实施例中，确定相位蒙版包括：对所述虚拟相位映射图进行归一化。
在一些实施例中，所述幅度信息包括原始幅度图像、虚拟幅度映射图、平均幅度映射图、t2*幅度映射图或t2*蒙版。
在一些实施例中，所述虚拟幅度映射图是基于所述t2*幅度映射图来生成的。
在一些实施例中，所述虚拟幅度映射图包括基于所述原始幅度图像确定的虚拟幅值。
在一些实施例中，所述虚拟幅值是使用线性插值、最小二乘法或线性回归方法确定的。
在一些实施例中，生成磁敏感加权图像包括：计算所述相位蒙版和所述t2*蒙版的加权结果；以及通过将所述加权结果乘以所述原始幅度图像、所述虚拟幅度映射图或所述平均幅度映射图中的至少一者来获得所述磁敏感加权图像。
在一些实施例中，生成磁敏感加权图像包括：将所述相位蒙版乘以所述原始幅度图像、所述虚拟幅度映射图或所述平均幅度映射中的至少一者。
在一些实施例中，进一步包括：对所述磁敏感加权图像执行最小密度投影。
根据本申请的第二方面，提出一种磁共振系统。该系统可以包括采集单元、相位处理单元、幅度处理单元和成像生成单元。所述采集单元可以配置为在若干个回波时间处获取与对象的感兴趣区域相关的多个回波信号，每个回波信号对应于一个回波时间。相位处理单元可以配置为处理回波信号的相位信息。所述幅度处理单元可以配置成获得所述多个回波信号的幅度信息。成像生成单元可以配置为基于相位蒙版和幅度信息生成敏感度加权图像。相位处理单元可以包括相位图像生成块、相位信息处理块、虚拟相位计算块和相位掩模计算块。所述相位图像生成块可以配置为基于所述多个回波信号生成多个相位图像，每个相位图像涉及一个回波信号。所述相位信息处理块可以配置为通过对所述多个相位图像执行相位展开校正来生成解缠的相位图。虚拟相位计算块可以配置为基于解缠的相位图生成虚拟相位图。虚拟相位图可以包括至少一个对应于虚拟回波时间的虚拟相位。相位蒙版计算块可以配置为基于虚拟相位图确定相位蒙版。
在一些实施例中，所述虚拟相位计算块还被配置为：根据所述多个相位图像的相位信息获得场分布映射图；基于所述场分布映射图确定虚拟回波时间；以及基于所述虚拟回波时间和所述场分布映射图确定虚拟相位。
在一些实施例中，所述虚拟回波时间是正数。
在一些实施例中，所述幅度信息包括原始幅度图像、虚拟幅度映射图、平均幅度映射图、t2*幅度映射图或t2*蒙版。
附加特征将在下面的描述中部分阐述，并且在对以下内容和附图进行检查后，部分将对本领域技术人员变得明显，或者可以通过示例的生产或操作来学习。本发明的特征可以通过实践或使用下文所讨论的详细示例中所述的方法、工具和组合的各个方面来实现和实现。
附图说明
本发明进一步以示例性实施例的形式描述。这些示例性实施例参考图纸详细描述。这些实施例是非限制性的示例性实施例，其中类似的参考数字在图纸的多个视图中表示类似的结构，并且其中：
图1是根据本申请的一些实施例的磁共振成像(mri)系统的框图；
图2是根据本申请的一些实施例的mri系统的框图；
图3是示出根据本申请的一些实施例的mri过程的流程图；
图4-a是示出根据本申请的一些实施例的处理模块的架构的框图；
图4-b是解说根据本申请的一些实施例的用于生成磁敏感加权图像的过程的流程图；
图5是示出根据本申请的一些实施例的幅度处理单元的架构的框图；
图6-a是示出根据本申请的一些实施例的相位处理单元的架构的框图；
图6-b是示出根据本申请的一些实施例的用于确定相位蒙版的过程的流程图；
图7-a示出了根据本申请的一些实施例的包括单极读出梯度的示例性梯度回波序列；
图7-b示出了根据本申请的一些实施例的包括双极读出梯度的示例性梯度回波序列；
图8-a示出了根据本申请的一些实施例的一种生成磁敏感加权图像的示例性过程；
图8-b示出了根据本申请的一些实施例的用于选择虚拟回波时间的示例性过程；
图8-c示出了根据本申请的一些实施例的一种生成磁敏感加权图像的示例性过程；
图9-a至9-c提供根据本申请的一些实施例的以不同图像处理技术由从脑部mri采集的信号产生的三个示例性图像；
图10-a至10-e提供根据本申请的一些实施例的以不同图像产生规程由从脑部采集的信号产生的五个示例性图像；
图11-a至11-c提供根据本申请的一些实施例的以不同图像产生规程由从脑部采集的信号产生的三个示例性图像或映射；以及
图12-a至12-c提供根据本申请的一些实施例以不同图像处理技术由脑部mri采集的信号产生的三个示例性的最小密度投影。
具体实施方式
在下面的详细描述中，通过实例阐述了许多具体细节，以提供对相关披露的透彻理解。然而，本领域技术人员应当清楚地知道，本发明可以在没有此类细节的情况下实施。在其他情况下，为了避免不必要地掩盖本发明的各个方面，已经对众所周知的方法、程序、系统、组件和/或电路进行了较为详细的描述。本领域技术人员容易理解对所公开实施例的各种修改，并且本文定义的一般原则可适用于其他实施例和应用，而不背离本公开的精神和范围。因此，本发明不限于所示的实施例，而是符合权利要求的最宽范围。
应理解，本文所用术语“系统”、“单元”、“模块”和/或“块”是一种按升序区分不同级别的不同部件、元件、零件、截面或组件的方法。但是，如果这些术语可以达到相同的目的，它们可能会被其他表达所取代。
应理解，当一个单元、模块或模块被称为“打开”、“连接到”或“耦合到”另一个单元、模块或模块时，它可以直接打开、连接到或耦合到另一个单元、模块或模块，或者可以存在干预单元、模块或模块，除非上下文另有明确指示。.如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。
本文所用术语仅用于描述特定的实施例和实施例，且无意限制。如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“所述”也可包括复数形式，除非上下文另有明确说明。进一步理解，术语“包括”和/或“包含”在本发明中使用时，指定整数、设备、行为、所述特征、步骤、元素、操作和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他整数、设备、行为、特征、步骤、eleme的存在或添加。nts、操作、组件和/或其组。
图1是根据本申请的一些实施例的磁共振成像系统的框图。如所解说，mri系统100可以包括mri扫描器110，控制模块120，处理模块130和显示模块140。mri扫描器110可包括磁体模块111以及射频(rf)模块112。磁体模块111可包括主磁场生成器和/或梯度磁场生成器(图1中未示出)。主磁场发生器可以在mri过程期间创建静磁场b0。主磁体可以是各种类型的，包括例如永磁体，超导电磁体，电阻性电磁体等。梯度磁场发生器可以生成在x，y或z方向上对主磁场b0的磁场梯度。梯度磁场可以编码位于mri扫描器110中的对象的空间信息。rf模块112可包括rf发射线圈和/或接收线圈。这些rf线圈可向/从感兴趣的对象发射rf信号或接收rf信号。在一些实施例中，磁体模块111和/或rf模块112的功能、大小、类型、几何、位置、量、和/或幅值可根据一个或多个具体条件来确定或改变。例如，根据功能和大小上的不同，rf线圈可被分类为容积线圈和局部线圈。在本申请的一些实施例中，容积线圈可以包括鸟笼线圈，横电磁线圈，表面线圈，马鞍形线圈等。在本申请的一些实施例中，局部线圈可以包括鸟笼线圈，螺线管线圈，马鞍形线圈，柔性线圈等。在一些实施例中，磁体模块111和rf模块112可以被设计成围绕对象以形成隧道类型mri扫描器150(即，闭孔mri扫描器)、或开放mri扫描器(即，开孔mri扫描器)。
控制模块120可控制mri扫描器110的磁体模块111和/或rf模块112、处理模块130、和/或显示模块140。控制模块120可从/向mri扫描器110、处理130、和/或显示模块140接收或发送信息。根据本申请的一些实施例，控制模块120可从显示模块140接收由例如用户提供的命令，并根据收到的命令来调节磁体模块111和/或rf模块112以拍摄感兴趣对象的图像。处理模块130可处理接收自不同模块的不同种类的信息。
为进一步理解本申请，以下给出了数个示例，但这些示例并不限定本申请的范围。例如，在一些实施例中，处理模块130可处理接收自rf模块112的mr信号，并且基于这些信号生成一个或多个mr图像并将这些图像递送给显示模块140。在一些实施例中，处理模块130可处理用户或操作者经由显示模块140所作的数据输入并将该数据变换成具体命令，以及将这些命令供应给控制模块120。显示模块140可接收输入和/或显示输出信息。输入和/或输出信息可包括程序、软件、算法、数据、文本、数字、图像、声音、或类似物等、或其任何组合。例如，用户或操作者可以输入初始参数或条件来发起扫描。在本申请中，除非另有说明，否则用户和操作者可以被可互换地使用。作为另一示例，一些信息可以从外部源导入，诸如从软盘、硬盘、无线终端、或类似物等、或其任何组合导入。在一些实施例中，控制模块120、处理模块130、和/或显示模块140可被集成到mri控制台160中。操作者可以在mri扫描中设置参数，控制成像规程，查看通过mri控制台160产生的图像。
应当注意，对mri系统100的以上描述仅仅是为了解说的目的而提供的，而并非旨在限定本申请的范围。对于本领域普通技术人员而言，可在本申请的教导下作出多种变形和修改。例如，mri系统100的组装件和/或功能可根据具体实现场景来变动或更改。仅作为示例，一些其他组件可被添加到mri系统100中，诸如患者定位模块、梯度放大器模块、以及其他器件或模块。请注意，mri系统100可以是传统的或单模态医疗系统、或多模态系统，包括例如正电子放射断层照相磁共振成像(pet-mri)系统、远程医疗mri系统、以及其他系统等等。然而，这些变化和修改并不脱离本申请的范围。
图2是根据本申请的一些实施例的mri系统100的框图。如图所示，主磁场和匀场线圈201可以生成可被施加到暴露在场内的物体(也称为对象)的主磁场。主磁场和匀场线圈201还可以控制所生成的主场的均匀性。梯度线圈202可以位于主磁场和匀场线圈201内。梯度线圈202可以生成第二磁场或称为梯度场。梯度线圈202可以使由主激磁和匀磁线圈201生成的主场畸变，以使得物体的质子的磁取向可作为其在梯度场内的位置的函数而变化。梯度线圈202可以包括x线圈，y线圈和/或z线圈(图中未示出)。在一些实施例中，z线圈可以基于圆形(maxwell)线圈来设计，而x线圈和y线圈可以基于鞍形(golay)线圈配置来设计。这三组线圈可以生成被用于位置编码的三个不同的磁场。梯度线圈202可以允许mr信号的空间编码以用于图像重建。梯度线圈202可以与x梯度放大器204、y梯度放大器205或z梯度放大器206中的一者或多者连接。这三个放大器中的一者或多者可以被连接到波形发生器216。波形发生器216可以生成被施加到x梯度放大器204、y梯度放大器205和/或z梯度放大器206的梯度波形。放大器可以放大波形。可以将经放大的波形施加到梯度线圈202中的线圈之一，以分别生成x轴、y轴或z轴上的磁场。梯度线圈202可以被设计成用于闭孔mri扫描器或开放mri扫描器。在一些实例中，梯度线圈202的所有三组线圈可以被激励，从而可以藉此生成三个梯度场。在本申请的一些实施例中，x线圈和y线圈可以被激励以生成x方向和y方向上的梯度场。
rf线圈203可以生成被利用以生成用于图像构造的mr信号的第三磁场。在一些实例中，rf线圈203可以包括发射线圈和接收线圈。在一些实施例中，rf线圈203可以与rf电子设备209连接，rf电子设备209可被配置成或用作一个或多个起到波形发射器和/或波形接收器作用的集成电路(ic)。rf电子设备209可以与rf放大器207和模-数转换器(adc)208连接。波形发生器216可以生成rf信号。rf信号可以由rf放大器207第一次放大，由rf电子设备209处理，并且被施加在rf线圈203上以生成作为由例如主磁场和匀场线圈201和梯度线圈202生成的磁场的补充的第三磁场。在本申请的一些实施例中，波形发生器201可以周期性地或非周期地生成一系列rf波形。例如，波形发生器216可以生成具有90°的翻转角的激发rf脉冲和具有180°的翻转角的多个重聚焦rf脉冲。注意，激发rf脉冲可以具有除90°之外的翻转角，例如范围从0°到180°的任何幅度。为了说明的目的，在本申请的其他地方提到了具有90°的翻转角的激发rf脉冲，且并不意图限定本申请的范围。可以使用具有除90°以外的翻转角的激发rf脉冲。
如本申请的其它地方所描述，重聚焦rf脉冲的翻转角可以是除180°以外的值。此外，波形发生器216可以周期性地或非周期地生成一系列rf波形。例如，波形发生器216可产生具有90°的翻转角的激发rf脉冲、和具有相同翻转角或可变翻转角的多个重聚焦rf脉冲。激发rf脉冲的翻转角也可以是可变的。激发rf脉冲可以被用于生成第三磁场，并且通过应用一个或多个重聚焦rf脉冲，可以生成一个或多个mr信号。例如，可以生成具有多个回波的回波链。回波链长度(etl)可以是固定的或可变的。例如，对于要被成像的相同组织，etl可以是固定的。对于不同的组织，etl可以是可变的。此外，即使对于相同的组织，etl也可以是可变的。回波链可以由rf线圈203的接收线圈接收。然后可以将回波链发送到rf电子设备209，并将其发送到adc208进行数字化。可以在电子设备209中对回波链进行解调和滤波。随后，回波序列可以由图像处理器211处理，例如在cpu213的帮助下，以生成一个或多个图像。控制台214可以通过链路与cpu213通信，并允许一个或多个操作者控制图像显示器212上图像的产生和/或显示。控制台214可以包括输入设备，控制面板(图中未示出)等。输入设备可以是键盘，触摸屏，鼠标，遥控器、或类似物等，或其任何组合。
cpu213可以控制波形发生器216中波形的产生、以及图像处理器211中图像的产生。cpu213可以是中央处理单元(cpu)、应用专用集成电路(asic)、应用专用指令集处理器(asip)、图形处理单元(gpu)、物理处理单元(ppu)、微控制器单元、数字信号处理器(dsp)、现场可编程门阵列(fpga)、arm、或类似物等、或其任何组合。
数据存储器215可以存储所接收的mr信号。当mri扫描完成时，被扫描对象(例如，组织或身体的特定部分)的整个数据就被采集了。可以通过使用(但不限于使用)cpu213，图像处理器211或类似物等或其任何组合来执行对该数据的傅立叶变换。变换完成后，可以生成一个或多个期望的图像。图像可以被存储在数据存储215中。可以将图像进一步传达给图像显示器212以进行显示。
在一些实施例中，匀磁控制210可以被用于控制由主磁场和匀场线圈201生成的主磁场的均质性。
应当注意，对mri系统的以上描述仅仅是为了说明的目的而提供的，而并且不旨在限定本申请的范围。对于本领域普通技术人员而言，可在本发明的教导下作出多种变形和修改。然而，那些变形和修改并不脱离本申请的范围。
图3描绘了根据本申请的一些实施例可以执行的mr扫描的流程图。在步骤301中，可以选择一个或多个协议。可以设计协议以用于对一个或多个组织、疾病和/或临床情景进行成像。协议可以包含取向在不同平面中和/或具有不同参数的一定数量的脉冲序列。脉冲序列可以包括自旋回波序列，梯度回波序列，稳态自由旋进序列，反转恢复序列、或类似物等，或其任何组合。例如，自旋回波序列可以包括快速自旋回波(fse)，半傅里叶采集单发增速自旋回波(haste)，增速梯度自旋回波(tgse)等等，或其任何组合。当要进行mr扫描时，操作员可以为该扫描选择协议。例如，对于颅脑扫描，操作者可以选择称为“例行成人脑部”、“mr血管造影动脉环”的协议以及许多其它协议等之中任何一者。如上所描述的这些协议或其他协议可以被存储在如图2所示的数据存储215或其他存储设备中(例如，由mr系统100可访问的外部存储设备或服务器)。
可以在步骤302中设置参数。参数可以经由控制台214通过用户接口来设置，用户接口可以显示在例如图2所指明的图像显示器212上。这些参数可包括图像对比度和/或比率、感兴趣区域(roi)、切片厚度、成像类型(例如，t1加权成像、t2加权成像、质子密度加权成像等)、t1、t2、自旋回波类型(自旋回波、快速自旋回波(fse)、快速恢复fse、单发fse、梯度重聚回波、具有稳态推移的快速成像、以及等等)、翻转角度值、采集时间(ta)、回波时间(te)、重复时间(tr)、回波链长度(etl)、相位数、激发数(nex)、反相时间、带宽(例如，rf接收机带宽、rf发射机带宽等)、或类似物等、或其任何组合。
根据本申请的一些实施例，术语“相位”可以指对应于根据某些原理划分的回波链的一系列翻转角(或翻转角调度)的段、节、部分或片段。相位数和/或每个相位的回波数可以取决于具体状况。在一些实施例中，回波链可以根据包括例如参考信号调度的特性，期望的信号演进等等的考量的基础上被分为数个片段。仅仅作为示例，回波链的参考信号调度可不论其的值为何或者它们的趋势如何变化而被分为三个部分，(例如，首先是指数式衰减，其次是基本平坦，最后是指数式衰减)，然后回波链可以相应地被分为三个相。在一些实施例中，参考信号调度可以根据一个或多个其它考量被划分成不同的相。例如，仅一个或数个与感兴趣的结果信号相关联的特定回波与需要注意。例如，希望对应于两个回波的信号满足一个或多个阈值；回波链可以属于单个相，以使得感兴趣的这两个回波位于同一相中；回波链可以被分成两个或更多个相，并且感兴趣的这两个回波可以位于相同的相或不同的相中。在一些实施例中，可以完全没有参考信号调度，并且可以基于例如随机分割、等分、特定规则或类似物等，或其任何组合来确定每个相中的相位数量和/或回波数量。该特定规则可以包括算术级数，几何级数，柯西序列，法里(farey)序列，看读(look-and-say)序列或类似物等，或其变体，或其任何组合。
应当注意，对mri系统100的以上描述仅仅是为了解说的目的而提供的，而并非旨在限定本申请的范围。对于本领域普通技术人员而言，可在本申请的教导下作出多种变形和修改。例如，回波链中的相位数可以是一个，两个，三个或多个，或者等于回波的数量。在一些实施例中，数个回波可以位于一个相中，并且剩余回波属于一个或多个其他相，或者根本不被指派给相。然而，那些变形和修改并不脱离本申请的范围。
mr扫描的准备可以在步骤303中执行。该准备可以包括在扫描区域内放置物体，例如感兴趣的对象的选定部分，设置扫描范围，调谐和匹配匀场线圈，调整中心频率，调整发射机衰减/增益，调整信号接收衰减/增益，设置虚设周期或类似物等，或其任何组合。
可以在步骤304中扫描感兴趣对象的所选部分。扫描可以包括定位器扫描，用于并行成像的校准扫描，自动预扫描或类似物等，或其任何组合。例如，定位器扫描可以产生低分辨率和大视场(fov)的定位器图像。这样的定位器图像可以在后续步骤中使用。在该步骤中，可以对所选部分施加包括例如激发rf脉冲和一系列重聚焦rf脉冲的脉冲序列。重聚焦rf脉冲的翻转角可以是固定的或可变的。
mri是一种非侵入性成像技术，其使用强大的主磁场来使得对象(或其部分)中的原子核自旋对齐。当对象暴露在磁场(主磁场b0)中时，对象的原子核的旋转倾向于与场b0对齐，但仍可能以拉莫尔频率旋进。主体中的原子核自旋的总体运动在受场b0作用的情况下可以被简化为净磁化(m)，其是许多个体原子核自旋的平均和。净磁化m可以被分解为纵向分量(沿着z轴与场b0对齐)和横向分量(在xy平面内，垂直于场b0)。在主磁场b0的作用下，m可以在宏观视中构成纵向磁化矢量。可以将第二磁场即rf场(场b1)施加到m，其以拉莫尔频率振荡，并使m旋进离开场b0方向。在由rf场激发期间，纵向磁化可以减小，并且横向磁化可能出现。仅作为示例，如果施加具有90°翻转角的激发rf脉冲，则当rf发射器关闭时，不再有纵向磁化，并且仅存在横向磁化。横向磁化可以在rf接收线圈中感生出电流信号，并且所感生出的电流可以被称为mr信号。根据在步骤301中选择的脉冲序列，mr信号可对应于一个或多个回波链，其包括例如一个或多个回波信号。
在步骤305中可以接收mr信号。步骤305可以由如图2所描述的rf线圈203执行。mr信号可以对应于一个或多个回波链或类似物等。应当注意，可以重复步骤305和步骤304，直到采集足以生成图像的数据或者已经生成了图像。可以对mr信号执行一个或多个操作以产生所选部分的图像。这些操作可以进一步包括数据的傅立叶变换(ft)、频率编码、相位编码或类似物等，或其任何组合。这些操作可以包括将mr信号的数据填充到傅立叶域(或称为空频空间或k空间)中。例如，傅里叶变换可以是快速傅里叶变换(fft)、二维ft、三维ft或类似物等，或其任何组合。在步骤306中，可以产生所选部分的一个或多个图像。这些图像可以被显示在例如图像显示器212(图2中所示)或其他显示设备(例如，外部显示设备)上。
应当注意，以上描述的流程是为了解说的目的而提供的，而并非旨在限定本申请的范围。对于本领域普通技术人员而言，多种变形和修改可在本申请的启发下被付诸实践。然而，那些变形和修改并不脱离本申请的范围。例如，步骤301、步骤302和步骤303可以以与上述结合图3所描述的次序不同的次序执行。替换地，可以并发地执行步骤301、步骤302和步骤303。
图4-a是示出根据本申请的一些实施例的处理模块的架构的框图。在一些实施例中，处理模块130可以包括cpu。cpu可以是中央处理单元(cpu)、应用专用集成电路(asic)、应用专用指令集处理器(asip)、图形处理单元(gpu)、物理处理单元(ppu)、微控制器单元、数字信号处理器(dsp)、现场可编程门阵列(fpga)、arm、或类似物等、或其任何组合。如图4-a中所示，处理模块130可以包括采集单元402、幅度处理单元404、相位处理单元406和图像生成单元408。这些单元可以经由有线连接(例如，金属电缆，光缆，混合电缆或类似物等，或其任何组合)或无线连接(例如，局域网(lan)、广域网(wan)、蓝牙、zigbee、近场通信(nfc)或类似物等，或其任何组合)来被彼此连接或以其它方式彼此通信。
采集单元402可以采集回波信号。回波信号可以从mri扫描器110采集，或者在本申请中任何地方公开的任何存储中采集。在一些实施例中，回波信号可以是经空间编码的。例如，可以应用相位编码梯度和频率编码梯度。作为另一示例，切片选择梯度可以沿着垂直于期望切片的平面的轴施加，结果导致在该方向上的潜在谐振频率的线性变化。在一些实施例中，可以采集多个回波信号或单回波信号。在一些实施例中，采集单元402可以包括a/d转换器(图4-a中未示出)。所采集的回波信号可以从模拟信号被转换成数字信号。
幅度处理单元404可以处理幅度信息。在一些实施例中，幅度信息可以被处理，例如，提取，计算或类似物等，或其组合。在一些实施例中，幅度处理单元404可以生成一个或多个原始幅度图像、计算幅度映射图、t2*幅度映射图、r2*(r2*＝1/t2*)幅度映射图、或t2*蒙版。在一些实施例中，可以基于回波信号的幅度信息来生成原始幅度图像。回波信号可以包括幅度信息和相位信息。可以将回波信号填充到k空间中，并且可以提取回波信号的幅度信息，并可以将其用于基于傅里叶变换来重构一个或多个原始幅度图像。在一些实施例中，原始幅度图像可以对应于回波信号。例如，如果采集了单回波信号，则可以生成对应于特定回波时间的仅一组原始幅度图像。作为另一示例，可以基于对应于不同回波时间的多个回波信号来生成多组原始幅度图像。在一些实施例中，可以基于原始幅度图像来生成包括例如虚拟幅度映射图、平均幅度映射图、t2*幅度映射图、或r2*幅度映射图。在一些实施例中，可以基于t2*幅度映射图来生成t2*蒙版。
相位处理单元406可以处理相位信息。在一些实施例中，相位信息可以被处理，例如提取、计算、解卷绕、过滤或类似物等，或其组合。在一些实施例中，相位处理单元406可以生成一个或多个原始相位图像，处理该一个或多个原始相位图像，和/或计算虚拟相位映射图或相位蒙版。在一些实施例中，相位处理单元406可以基于回波信号的相位信息来生成一个或多个原始相位图像。如上所提及，回波信号可以被填充到k空间中。可以提取回波信号的相位信息，并且可以将其用于基于傅里叶变换重构一个或多个原始相位图像。在一些实施例中，原始相位图像可以对应于回波信号。例如，如果获捕取了回波信号，则可以生成对应于相同回波时间的仅一组原始相位图像。作为另一示例，可以基于对应于不同回波时间的多个回波信号来生成多组原始相位图像。
在一些实施例中，可以处理原始相位图像以移除或减少相位信息上的一个或多个干扰因子(例如，相位卷绕伪影、背景场或类似物等)的影响，以生成经处理的相位图像。在一些实施例中，减少或移除一个或多个干扰因子对相位信息的影响的过程可以包括相位解缠过程(也称为“相位解卷绕校正”)和/或背景场移除过程。可以执行相位解缠过程以减少或移除原始相位图像中的相位卷绕伪影。可以基于相位解缠校正来生成经解缠的相位映射图。可以执行背景场移除过程以减少或移除背景场对相位信息的影响。在一些实施例中，经处理的相位图像可以是相位卷绕伪影被移除或减小了的相位图像(也称为“经校正相位图像”)、背景场被移除或减小了的相位图像，或相位卷绕伪影和背景场两者均被移除或减小了的相位图像。
在一些实施例中，相位解缠过程和背景场移除过程可以被同时或相继地执行。例如，可以首先执行相位解缠过程，并且可以稍后执行背景场移除过程。在一些实施例中，背景场移除过程可能是不必要的。在一些实施例中，可以执行相位解缠过程和背景场移除过程中之一。
在一些实施例中，可以基于经处理的相位图像(例如，相位卷绕伪影被移除或减小了的经处理相位图像)来生成虚拟相位映射图。在一些实施例中，可以基于经处理的相位图像或虚拟相位映射图来确定相位蒙版。
图像生成单元408可以基于由采集单元402采集的回波信号，由幅度处理单元404处理的幅度信息和/或由相位处理单元406处理的相位信息来生成图像。在一些实施例中，图像生成模块408可以对由磁场进行了空间编码的mr信号(也称为回波信号)进行空间解码。在一些实施例中，图像生成单元408可以基于所采集的回波信号来生成幅度图像和/或相位图像。在一些实施例中，成像生成单元408可以根据磁敏感加权成像(swi)方法来生成磁敏感加权图像。可以基于幅度信息和相位信息来生成磁敏感加权图像。在一些实施例中，图像生成单元408可以采用用于图像重构规程的不同种类的成像重构技术。示例性图像重构技术可包括傅立叶重构、受约束图像重构、并行mri中的正则化图像重构、或类似物等、或其变体、或其任何组合。
应当注意，对处理模块130的以上描述仅仅是为了解说的目的而提供的，而并非旨在限定本申请的范围。对于本领域普通技术人员而言，可在本申请的教导下作出多种变形或修改。然而，那些变形和修改并不脱离本申请的范围。例如，幅度处理单元404和相位处理单元406可以被集成在用于处理幅度信息和相位信息两者的独立模块或单元中。作为另一示例，处理模块130还可以包括存储单元(未示出)。存储单元可以被用于存储所采集的回波信号和/或在由处理模块130中的任何单元执行的任何过程期间生成的任何中间数据。作为另一示例，处理模块130中的单元可以分别包括存储块，或者诸单元可以共享共用存储块。
图4-b是解说根据本申请的一些实施例的用于生成磁敏感加权图像的过程的流程图。在步骤420，可采集回波信号。在一些实施例中，可以应用梯度回波(gre)序列来采集回波信号。在一些实施例中，梯度回波序列可以是单个梯度回波序列或多回波梯度回波序列。在一些实施例中，可以采集多个回波信号或单回波信号。可以从多回波梯度回波序列采集该多个回波信号。在一些实施例中，从多回波梯度回波序列采集的回波信号可以是等距的或非等距的。如本文所使用的，术语“等距”可以指两个毗邻回波(例如，图7-a中描述的回波711和回波712)之间的回波间间距(ate)可以相等。术语“不等距”可以指两个毗邻回波之间的回波间间距(ate)可以是不相等的。例如，如果从多回波梯度回波序列采集的重复时间中有4个回波，则第一回波的回波时间可以是5毫秒，第二回波的回波时间可以是10毫秒，第三回波的回波时间可以是15毫秒，并且第四回波的回波时间可以是20毫秒。任何两个毗邻回波之间的回波间间距可以相同(5毫秒)。在此，这4个回波可以是等距的。作为另一示例，如果从多回波梯度回波序列采集的重复时间中有4个回波，则第一回波的回波时间可以是5毫秒，第二回波的回波时间可以是12毫秒，第三回波的回波时间可以是20毫秒，并且第四回波的回波时间可以是25毫秒。第一回波和第二回波之间的回波间间距可以是7毫秒，第二回波和第三回波之间的回波间间距可以是8毫秒，第三回波和第四回波之间的回波间间距可以是5毫秒。在此，这4个回波可以是不等距的。在一些实施例中，梯度回波序列可以是二维(2d)梯度回波序列或三维(3d)梯度回波序列。在一些实施例中，梯度回波序列可以包括gre回波平面成像(gre-epi)序列或多回波gre(me-gre)(关于梯度回波序列的更详细描述可见图7-a和图7-b)。
在一些实施例中，可以应用相位编码梯度和频率编码梯度(也称为“读出梯度”)来对回波信号进行编码。可以沿读出梯度方向施加读出梯度。在一些实施例中，对于梯度回波序列，读出梯度可以被用于藉由梯度反转来生成回波信号。在一些实施例中，对于多回波梯度回波序列，读出梯度可以是双极或单极的。如本文所使用的，如果施加在两个毗邻回波上的读出梯度的极性是相反的，则这些读出梯度可以被称为双极读出梯度。如果施加在两个毗邻回波上的读出梯度的极性是相同的，则这些读出梯度可以被称为单极读出梯度。在一些实施例中，当使用单极读出梯度时，可以在任何两个毗邻读出梯度之间插入回扫梯度。如本文所使用的，回扫梯度可以具有与单极梯度的极性相反的极性，以使得可以生成回波信号(关于读出梯度的更多细节可见图7-a和图7-b)。
在一些实施例中，可以执行流动补偿。对于静态组织，在采集过程之后沿切片选择方向、相位编码方向和/或读出方向的累积相位可以为零。对于组织，例如血液，由于流动或运动，在采集过程之后沿切片选择方向、相位编码方向或读出方向可能有累积相位，这可导致回波信号的减少或衰减和/或图像中伪影的发生。
仅作为示例，从动脉附近的区域采集的回波信号的幅度信息和/或相位信息可能由于血流而受到影响。在重构出的磁敏感加权图像中，与从动脉附近的区域采集的信号相对应的图像信息可能较低，并且可能难以与从静脉附近采集的信号相对应的图像信息区分。可以执行流动补偿以减少血流对图像的影响。在一些实施例中，可以在流动补偿过程期间调整梯度参数，以使得在对应于回波中心的时间，梯度的一阶矩大约为0。如本文中所使用的，描述数值、参数或特性的“大约”可以变化在指该数值、参数或特性的2％、或5％、或8％、或10％、或15％，或20％以内。梯度参数可以包括梯度幅度、梯度历时、沿着血流方向的梯度开始时间或类似物等，或其组合。流动补偿可以在幅度图像中改善对应于从动脉附近区域采集的信号的幅度信息。流动补偿可以从相位图像中减少或移除错误的相位信息。在基于藉由流动补偿改善的幅度图像和相位图像生成的磁敏感加权图像中，可以改善或增强对应于动脉附近的区域的图像信息，并且可以容易地将该图像信息与对应于静脉附近区域的图像信息区分开。可以应用流动补偿以减少除血液流动之外的其它运动，例如脑脊液(csf)、呼吸、心跳或胃肠运动或类似物等对图像的影响。
在一些实施例中，可以沿切片选择方向、读出方向(即，频率编码方向)和/或相位编码方向来执行流动补偿。在一些实施例中，对于沿着读出方向的流动补偿，可以执行流动补偿，以使得读出梯度的零阶矩等于大约0，并且可以生成回波。读出梯度的一阶矩可以在回波中心的时间处等于大约0，并且可以减少或移除沿读出梯度的累积相位的量。
在一些实施例中，对于多回波梯度回波序列，可以在流补偿期间引入或不引入附加梯度脉冲。例如，当应用附加梯度脉冲时，对于用双极读出梯度采集的回波信号，流动补偿被应用于奇数回波信号，但不应用于偶数回波信号；对于用单极读出梯度采集的回波信号，流动补偿被应用于第一回波信号，但不应用于其他回波信号。当没有应用附加梯度脉冲时，对于用双极读出梯度采集的回波信号，流动补偿被应用于偶数回波信号，但不应用于奇数回波信号；对于用单极读出梯度采集的回波信号，不对回波信号应用流动补偿。
在一些实施例中，对于沿着相位编码方向的流动补偿，可以执行流动补偿以使相位编码梯度的零阶矩和一阶矩满足下面的式(1)和式(2)：
和
其中t可以指在回波时间相对于时间原点的时间，δgy(t)可以表示相位编码梯度，m0(0)可以表示相位编码梯度δgy(t)的零阶矩，m1(0)可以表示相位编码梯度δgy(t)，的一阶矩，ly可以表示沿着相位编码方向的视场(fov)的距离，γ′可以表示与γ有关的常数，γ可以表示质子的旋磁比。therelationshipbetweenγ′andγmayberepresentedbyequation(3)below：γ′和γ之间的关系可以由以下的式(3)表示：
γ′＝γ/(2π)式(3)
因此，可以基于式(1)和式(2)相对于指定的回波时间来执行沿相位编码方向的流动补偿。
在步骤440中，可以处理相位信息。可以从在步骤420采集的回波信号推导出相位信息。在一些实施例中，可以基于回波信号的相位信息来生成一个或者多个原始相位图像。在一些实施例中，可以处理原始相位图像以移除或减少一个或多个干扰因子(例如，相位卷绕伪影、背景场或类似物等)对相位信息的影响，以生成经处理的相位图像。在一些实施例中，减少或移除一个或多个干扰因子对相位信息的影响的过程可以包括相位解缠过程和/或背景场移除过程。可以执行相位解卷绕过程以减少或移除原始相位图像中的相位卷绕伪影。可以基于相位解缠校正来生成经解缠的相位映射图。可以执行背景场移除过程以减少或移除背景场对相位信息的影响。在一些实施例中，经处理的相位图像可以是相位卷绕伪影被移除或减小了的相位图像、背景场被移除或减小了的相位图像，或相位卷绕伪影和背景场两者均被移除或减小了的相位图像。在一些实施例中，可以基于经处理的相位图像来生成虚拟相位映射图。例如，可以基于相位卷绕伪影被移除或减小了的经处理相位图像图来生成虚拟相位映射图。在一些实施例中，可以基于经处理相位图像或虚拟相位映射图来计算相位蒙版。
在步骤460中，可以处理幅度信息。可以从在步骤420采集的回波信号推导出幅度信息。在一些实施例中，可以基于幅度信息来生成一个或多个原始幅度图像。在一些实施例中，幅度信息可以被分析和/或计算，并且t2*幅度映射图(或r2*幅度映射图，其中r2*＝1/t2*)、虚拟幅度映射图和/或平均幅度映射图可被生成。在一些实施例中，可以基于t2*幅度映射图来生成t2*掩模。
在步骤480中，可以生成磁敏感加权图像。在一些实施例中，可以基于幅度信息和/或相位信息来生成磁敏感加权图像。
应当注意，以上描述仅是为了解说的目的而提供的，而并非旨在限定本申请的范围。对于本领域普通技术人员而言，可在本申请的教导下作出多种变形或修改。然而，那些变形和修改并不脱离本申请的范围。例如，可以同时或相继地执行相位信息的处理和幅度信息的处理。作为另一示例，可以在任何两个步骤之间添加存储步骤或缓存步骤，其中信号或中间数据可被存储或缓存。
图5是示出根据本申请的一些实施例的幅度处理单元的架构的框图；幅度处理单元404可以包括幅度图像生成块502、幅度映射图计算块504和t2*蒙版计算块506。
幅度图像生成块502可以基于回波信号生成一个或多个原始幅度图像。幅度图像生成块502可以从采集单元402接收回波信号生成原始幅度图像的方法可以包括单通道成像或多通道成像。在一些实施例中，如果k空间被充分或完全采样，则用于生成原始幅度图像的多通道成像的示例性算法可以包括平方和(sos)、自适应线圈组合(acc)或类似物等，或其任何组合。如果k空间欠采样，则用于生成原始幅度图像的多通道成像的示例性算法可以包括灵敏度编码(sense)、空间谐波同时采集(smash)、广义自动校准部分式并行采集(grappa)或类似物等，或其组合。在一些实施例中，原始幅度图像可以对应于回波信号。例如，如果采集了单回波信号，则对于单通道成像，可以生成仅一个原始幅度图像。作为另一示例，可以基于对应于不同回波时间的多个回波信号来生成多个原始幅度图像。
幅度映射图计算块504可以基于原始幅度图像和/或幅度信息来计算一个或多个幅度映射图。在一些实施例中，幅度映射图计算块504可以从幅度图像生成块502接收原始幅度图像在一些实施例中，在幅度映射图中，可以增强t2*加权信息。在一些实施例中，幅度映射图可以包括虚拟幅度映射图、平均幅度映射图，或t2*幅度映射图。如本文所使用的，虚拟幅度映射图可以指以基于虚拟回波时间和原始幅度信息计算的一组虚拟幅度信息为基础生成的映射图(map)。平均幅度映射图可以指包括对应于不同回波时间的多个幅度图像的加权平均的映射图。t2*幅度映射图可以指基于一组t2*信息生成的映射图。如本文所使用的，t2*可以定义为感兴趣的组织或物质内原子或分子级的自然相互作用以及主磁场中的非均质性引起的横向磁化衰减的时间常数。在一些实施例中，上述的衰减可以由与t2*具有互易关系的r2*表示。
在一些实施例中，幅度映射图计算块504可以包括虚拟幅度映射图计算块(未示出)、平均幅度映射图计算块(未示出)、或t2*幅度映射图计算块(未示出)，分别用于生成虚拟幅度映射图、平均幅度映射图，和t2*幅度图。在一些实施例中，计算像素位置处对应于回波时间的虚拟幅度或t2*的值的过程可以包括估计变量(例如，虚拟幅度)的值的过程，该估计是基于该变量与另一变量(例如，回波时间等)关系。在一些实施例中，可以通过拟合连续性方程或离散方程来获得该关系。理论上，数据点越多(例如，对应于不同回波时间的幅度信息)，拟合的结果可以越准确。在一些实施例中，拟合所需的数据点的数量的范围可以从2-20。在一些实施例中，拟合方法可以包括内插、外推、平滑、回归分析、最小二乘法或类似物等，或其任何组合。示例性内插方法可以包括拉格朗日内插、牛顿内插、厄米特内插、分段内插、样条内插、线性内插或类似物等，或其组合。示例性的外推方法可以包括线性外推法，多项式外推法，锥形外推法，法国曲线外推法等，或其组合。示例性回归分析可以包括线性回归、非线性回归、多元回归、逻辑回归、部分式回归或类似物等，或其组合。作为示例，可以拟合一指数式并将其用于计算像素位置处对应于回波时间的t2*和/或虚拟幅度的值(细节参见图8-a)。
t2*蒙版计算块506可以基于幅度映射图(例如，t2*幅度映射图)来计算t2*蒙版。在t2*蒙版中，可以增强幅度信息的对比度。例如，t2*蒙版可以乘以原始幅度图像或幅度映射图(例如，虚拟幅度映射图)，并且可以增强原始幅度图像或幅度映射图的对比度。作为另一示例，t2*蒙版可以与相位蒙版组合，并且可以生成加权掩模或加权蒙版。加权掩模可以进一步用于乘以幅度图像或幅度映射图(例如，虚拟幅度映射图)以生成磁敏感加权图像。
在一些实施例中，幅度图像生成块502、幅度映射图计算块504和t2*掩模计算块506可以经由有线连接(例如，金属电缆、光缆、混合电缆或类似物等或其任何组合)或无线连接(例如，局域网(lan)，广域网(wan)，蓝牙，zigbee，近场通信(nfc)或类似物等或其任何组合)来被彼此连接或以其它方式彼此通信。例如，t2*掩模计算块506可以从幅度映射图计算块504接收幅度映射图(例如，t2*幅度映射图)。在一些实施例中，幅度处理单元404中的块可以与其他单元(例如，图像生成单元408)通信。例如，t2*蒙版计算块506可以将t2*蒙版发送到图像生成单元408以供进一步使用。
在一些实施例中，幅度处理单元404还可以包括一个或多个存储块。存储块可以存储由幅度图像生成块502，幅度映射图计算块504或t2*掩模计算块506生成的数据。幅度处理单元404中的块可以实时地或在特定时间区间内与存储块通信。
应当注意，对幅度处理单元的以上描述仅仅是为了解说的目的而提供的，而并非旨在限定本申请的范围。对于本领域普通技术人员而言，可在本申请的教导下作出多种变形或修改。例如，幅度处理单元404的组装件和/或功能可被变动或更改。在一些实施例中，幅度图像生成块502、幅度映射图计算块504和t2*掩模计算块506可以共享一个存储块。在一些实施例中，幅度图像生成块502、幅度映射图计算块504和t2*掩模计算块506可以分别具有它们自己的存储块。在一些实施例中，t2*掩模计算块506或幅度映射图计算块504可能是不必要的。然而，那些变形和修改并不脱离本申请的范围。
图6-a是示出根据本申请的一些实施例的相位处理单元的架构的框图。相位处理单元406可以包括相位图像生成块602、相位信息处理块604、虚拟相位计算块606和相位蒙版计算块608。
相位图像生成块602可以基于回波信号生成一个或多个原始相位图像。在一些实施例中，相位图像生成块602可以从采集单元402接收回波信号生成原始相位图像的方法可以包括单通道成像或多通道成像。在一些实施例中，用于生成相位图像的多通道成像的算法可以包括加权平均方法、自适应线圈组合(acc)算法、对其他信道执行相对于参考通道的零阶相位校正然后执行多通道组合的方法或类似物等，或其任何组合。关于加权平均方法的描述可以在例如哈蒙德(hammond)等人，《神经成像》(neuroimage)的39：1682-1692(2008)中找到，其通过引用并入本文。在一些实施例中，原始相位图像可以对应于回波信号。例如，如果采集了单回波信号，则可以生成仅一个原始相位图像。作为另一示例，可以基于对应于不同回波时间的多个回波信号来生成多个原始相位图像。相位信息处理块604可以处理原始相位图像中的原始相位信息，以生成经处理的相位图像。在一些实施例中，相位信息处理块604可以包括相位解缠块(未示出)和背景场处理块(未示出)。
相位解缠块可以减少或移除原始相位图像中的相位卷绕伪影。如本文所使用的，相位卷绕可以指以2π的间隔(例如(-π，π])卷绕的相位。用于减少或移除相位卷绕伪影的示例性方法可以包括基于单回波序列或多回波序列的相位解缠算法。关于基于多回波序列的算法的描述可以在例如冯(feng)等人在《医学磁共振》(magneticresonanceinmedicine)的70(1)：117-126(2013)中找到，其通过引用并入本文。关于基于单回波序列的算法的描述可以在例如阿卜杜勒-拉赫曼(abdul-rahman)等人在《应用光学》(appliedoptics)的46(26)：6623-6635(2007)中找到，其通过引用并入本文。在一些实施例中，基于单回波序列的相位解缠算法可以包括全局误差最小化方法(例如，最小二乘算法等)、残差平衡方法、质量引导算法或类似物等，或其组合。
背景场处理块可以减少或移除背景场对相位信息的影响。在一些实施例中，背景场可能由主磁场的非均质性引起。用于移除背景场的示例性方法可以包括针对相位数据的复杂谐波伪影减少(sharp)。关于sharp的描述可以在例如施温格(schweser)等人在《神经成像》(neuroimage)的54(4)：2789-2807(2011)中找到，其通过引用并入本文。
在一些实施例中，经处理的相位图像可以是相位卷绕伪影被移除或减小了的相位图像、背景场被移除或减小了的相位图像，或相位卷绕伪影和背景场两者均被移除或减小了的相位图像。
虚拟相位计算块606可以基于经处理的相位图像来计算虚拟相位(例如，相位卷绕伪影被移除或减少了的经处理相位图像)。在一些实施例中，可以基于虚拟相位和经处理的相位图像来生成虚拟相位映射图。在一些实施例中，在mr过程期间，在对象的感兴趣区域(roi)中，不同组织的磁敏感可能不同，并且图像中具有不同磁敏感的组织可以根据不同的回波时间呈现不同的对比度。例如，对于小组织或器官(例如，小静脉等)或具有弱磁敏感的组织(例如，基底神经节等)，可以选择长回波时间(例如，在3t时te＝20毫秒)并且磁敏感加权图像中呈现的该组织或器官的对比度可以得到充分增强。对于具有强磁敏感的组织(例如，出血点等)，可能发生相位卷绕伪影，因此短回波时间(例如，作为3t的te＝10毫秒)可能是合适的。因此，不同的组织或器官可以对应于不同的回波时间，以获得期望的图像对比度。在一些实施例中，在采集过程期间，可以采集多个回波信号。该多个回波信号(也称为“回波”)可以对应于数个离散回波时间。如本文所使用的，“离散”可以指回波时间可以是不连续的，并且在任何两个毗邻回波时间之间可以有特定的时间间隔(也称为两个毗邻回波之间的“δte”，参见图4-b中的细节)。在一些实施例中，可以基于虚拟回波时间来计算虚拟相位。虚拟回波时间可以基于成像系统100的默认设置，或者基于来自操作者(例如医生)的指令来选择。在一些实施例中，可以在任何毗邻离散回波时间之间的时间间隔内选择虚拟回波时间。可以基于虚拟相位和原始相位信息来生成虚拟相位映射图。可以使用虚拟相位映射图，而不是实际采集的相应回波信号，来获得期望的图像对比度。在一些实施例中，可以计算对应于多个虚拟回波时间的多个虚拟相位。虚拟回波时间可以是任何正数。虚拟回波时间的数量可以是任何正数。
相位蒙版计算块608可以基于虚拟相位映射图或经处理的相位图像来计算相位蒙版。在一些实施例中，相位蒙版可被用于增强原始幅度图像或幅度映射图的对比度。例如，相位蒙版可以与幅度图像或幅度映射图(例如，虚拟幅度映射图)相乘，并且可以增强原始幅度图像或幅度映射图的对比度。作为另一示例，相位蒙版可以与t2*掩模组合，并且可以生成加权掩模。加权掩模可以进一步用于乘以幅度图像或幅度映射图(例如，虚拟幅度映射图)以生成磁敏感加权图像。
在一些实施例中，可以在不同的条件下使用不同的相位蒙版，不同的条件包括例如感兴趣的组织的特征(例如，顺磁性或反磁性)，坐标系的特征(例如，右手坐标系或左手指坐标系)或类似物等，或其组合。如本文所使用的，顺磁性可以指藉此材料可被外部施加的磁场吸引并且在与所施加的磁场相同的方向上形成内部感生磁场的磁性形式，。与之形成对比的是，反磁性材料可以被磁场排斥，并且在与所施加的磁场相反的方向上形成感生磁场。例如，顺磁物体可以包括出血点，铁堆积的组织或类似物等。反磁性物体可以包括钙化组织(例如骨，牙齿等)，具有病理性钙化的组织(例如，颅内钙化等)或类似物等。
在一些实施例中，相位处理单元406中的单元可以经由有线连接或无线连接彼此连接。例如，相位信息处理块604可以从相位图像生成块602接收原始相位图像。作为另一示例，相位信息处理块604可以将经处理的相位图像发送到虚拟相位计算块606和/或相位蒙版计算块608。
在一些实施例中，相位处理单元406还可以包括一个或多个存储块。存储块可以存储由相位图像生成块602、相位信息处理块604、虚拟相位计算块606或相位蒙版计算块608生成的数据。相位处理单元406中的块可以实时地或在特定时间区间内与存储块通信。
应当注意，对相位处理单元的以上描述仅仅是为了解说的目的而提供的，而并非旨在限定本申请的范围。对于本领域普通技术人员而言，可在本申请的教导下作出多种变形或修改。例如，相位处理单元406的组装件和/或功能可被变动或更改。在一些实施例中，相位图像生成块602、相位信息处理块604、虚拟相位计算块606和相位蒙版计算块608可以共享一个存储块。在一些实施例中，相位图像生成块602、相位信息处理块604、虚拟相位计算块606和相位蒙版计算块608可以分别具有它们自己的存储块。在一些实施例中，虚拟相位计算块606可能是不必要的。在一些实施例中，背景场处理块(未示出)可以是不必要的。然而，那些变形和修改并不脱离本申请的范围。
图6-b是示出根据本申请的一些实施例的用于获得相位蒙版的过程的流程图；在步骤610中，可以基于回波信号生成一个或多个原始相位图像。可以由相位图像生成块602执行原始相位图像的生成。在一些实施例中，原始相位图像可以对应于回波信号。例如，如果采集了单回波信号，则可以生成对应于相同回波时间的仅一组原始相位图像。作为另一示例，可以基于对应于不同回波时间的多个回波信号来生成多组原始相位图像。在一些实施例中，生成原始相位图像的方法可以包括单通道成像或多通道成像。在一些实施例中，多通道成像的算法可以包括加权平均方法、自适应线圈组合(acc)算法、对其他信道执行相对于参考信道的零阶相位校正并且然后执行多通道组合的方法或类似物等，或其任何组合。关于加权平均方法的描述可以在例如哈蒙德(hammond)等人，《神经成像》(neuroimage)的39：1682-1692(2008)中找到，其通过引用并入本文。
在步骤620中，可以处理原始相位图像中的原始相位信息以生成经处理的相位图像。用于处理原始相位信息的过程可以由相位信息处理块604执行。
在一些实施例中，原始相位图像可以由于可干扰虚拟相位映射图的生成和相位蒙版的确定的一个或多个干扰因素(例如，相位卷绕伪影、背景场、噪声或类似物等)的影响而不正确地或不准确地反映场的空间分布。可以处理原始相位图像以减少或移除干扰因素的影响。
在一些实施例中，处理原始相位信息可以包括相位解缠和/或背景场移除。在一些实施例中，可以使用例如反三角函数来从mr复信号获得原始相位信息。因此，原始相位信息正常情况下可以以值为2π的间隔(例如(-π，π))被卷绕。被卷绕的相位可能导致相位卷绕伪影。因为反三角函数具有表达为
在一些实施例中，背景场可由主场的非均质性引起。在一些实施方案中，移除背景场的方法可以包括如施温格(schweser)等人在《神经成像》(neuroimage)的54(4)：2789-2807(2011)中所描述的sharp，其通过引用并入本文。
在一些实施例中，相位解缠过程和背景移除过程可以同时或相继地执行。用于同时移除相位卷绕伪影和背景场的示例性算法可以包括投影到偶极场上、高通滤波或类似物等，或其任何组合。例如，可以使用高通滤波。如本文所使用的，高通滤波可以指放过具有高于特定频率的频率的信号并衰减具有低于该特定频率的频率的信号的方法。原始相位图像可以通过傅里叶变换来被变换成k空间数据；可以保留k空间的中心区域中的数据部分，并且k空间数据的其余部分可以被常数(例如，零)替代，藉此提供经过滤的k空间。k空间数据被保留的k空间中心区域的大小可以称为内核大小。经滤波的k空间可以通过傅里叶逆变换来被变换成新图像。新图像可以包括低空间频率信息，并且可以被称为经低通滤波图像。原始相位图像可以被除以经低通滤波的图像，从而可以移除低空间频率信息，并且可以获得经高通滤波的图像。仅作为示例，内核大小可以是8×8像素，16×16像素，32×32像素，64×64像素或类似物等。在一些实施例中，可以执行二维(2d)高通滤波或三维(3d)高通滤波。
在一些实施例中，经处理的相位图像可以是相位卷绕伪影被移除或减小了的相位图像、背景场被移除或减小了的相位图像，或相位卷绕伪影和背景场两者均被移除或减小了的相位图像。
在一些实施例中，如果在步骤610中生成多个原始相位图像，则可以独立地处理每个原始相位图像。例如，可以分别使用基于单回波序列的算法来处理每个原始相位图像以减少或移除卷绕相位。在一些实施例中，如果在步骤610中生成多个原始相位图像，则可以一并处理这些原始相位图像。例如，可以使用基于多回波序列的算法来处理这些原始相位图像以减少或移除卷绕相位。
在步骤630中，可以基于经处理的相位图像(例如，相位卷绕伪影被移除或减少了的经处理相位图像)来生成虚拟相位映射图。可以由虚拟相位计算块606来执行虚拟相位映射图的生成。在一些实施例中，可以计算像素位置处与虚拟回波时间相对应的的虚拟相位。在一些实施例中，可以通过估计变量(例如，虚拟相位)的值来计算虚拟相位，该估计是基于该变量与另一个变量(例如，回波时间等)的关系。在一些实施例中，可以通过拟合连续性方程或离散方程来获得该关系。理论上，数据点越多(例如，对应于不同回波时间的相位信息)，拟合的结果可能越准确。在一些实施例中，拟合所需的数据点的数量的可以是2-20个。在一些实施例中，拟合方法可以包括内插、外推、平滑、回归分析、最小二乘法或类似物等，或其任何组合。示例性内插方法可以包括拉格朗日内插、牛顿内插、厄米特内插、分段内插、样条内插、线性插值或类似物等，或其组合。示例性的外推方法可以包括线性外推、多项式外推、锥形外推、法国曲线外推或类似物等，或其组合。示例性回归分析可以包括线性回归、非线性回归、多元回归、逻辑回归、部分式回归或类似物等，或其组合。作为示例，可以拟合线性方程并将其应用于计算像素位置处对应于回波时间的虚拟相位(参见图8-a中的细节)。
在步骤640中，可以基于虚拟相位映射图或经处理的相位图像来确定相位蒙版。相位蒙版的确定可以由相位蒙版计算块608执行。在一些实施例中，相位蒙版可以被进一步用于生成磁敏感加权图像在一些实施例中，可以在不同的条件下使用不同的相位蒙版，包括例如感兴趣的组织的特征(例如，顺磁性或反磁性)，采集系统的特性(例如，右手坐标系或左手指坐标系)或类似物等。
在一些实施例中，相位蒙版可被设计为抑制或增强特定范围内的相位，并且可以增强图像中呈现的感兴趣组织的对比度。在一些实施例中，相位蒙版的振幅可以在0与1之间变化。例如，在一些实施例中，对于右手坐标系中的顺磁物体或对于左手坐标系中的反磁物体，相位随时间的变化可为负。在这种情形中，相位蒙版可以如下方式来设计：如果像素具有值小于零(例如，在-π与0之间)的相位，则可以将相位蒙版设计为在0与1之间以抑制该像素处值小于零的相位；如果像素具有值大于零(例如，在0与π之间)的相位，则相位蒙版可以被设计为等于1，这可以对在该像素处值大于零的相位不起作用。上述的相位蒙版可以称为负相位蒙版。作为另一示例，对于左手坐标系中的顺磁物体或右手坐标系中的反磁物体，相位随时间的变化可以是正的。在这种情形中，相位蒙版可以如下方式来设计：如果像素具有值大于零(例如，在0与π之间)的相位，则可以将相位蒙版设计为在0与1之间，以抑制该像素处值大于零的相位；如果像素具有值小于零(例如，在-π与0之间)的相位，则相位蒙版可以被设计为等于1，这可对在该像素处值小于零的相位不起作用。这种相位蒙版可以被称为正相位蒙版。
在一些实施例中，当相位蒙版乘以原始幅度图像或幅度映射图时，如果相位蒙版的值为1，则相位蒙版可以对原始幅度图像或幅度映射图不施加影响。如果相位蒙版的值小于1，则相位蒙版可以抑制相应的相位并增强原始幅度图像或幅度映射图的对比度。
应当注意，提供对用于获得相位蒙版的过程的以上描述仅仅是为了解说的目的，而并非旨在限定本申请的范围对于本领域普通技术人员而言，可在本申请的教导下作出多种变形或修改。例如，在一些实施例中，步骤630对于用于获得相位蒙版的过程而言可能是不必要的。作为另一示例，如果需要，可以直接显示和分析经处理的相位图像。在一些实施例中，背景场移除的过程可能是不必要的。然而，那些变形和修改并不脱离本申请的范围。
图7-a是根据本申请的一些实施例的包括单个重复时间(tr)中的单极读出梯度的示例性梯度回波(gre)序列的示图。如本文所使用的，重复时间可以指两个连贯激发rf脉冲的施加之间的时间。图7-a中所示的梯度回波(gre)序列适用于本申请其他地方描述的mri系统中的应用。如图所示，可以从梯度回波(gre)序列采集包括回波711、回波712、回波713和回波714的四个回波。梯度回波(gre)序列700可以包括激发rf脉冲702。激发rf脉冲702可以被用于将感兴趣区域(roi)的纵向磁化的一部分堆入横向平面中。θ°可以指激发rf脉冲702的翻转角。如本文所使用的，翻转角是由射频脉冲使净磁化矢量相对于主磁场发生的旋转。在一些实施例中，激发rf脉冲702的翻转角可以是任何值(例如，90°)。进一步，在一些实施例中，激发rf脉冲702的翻转角可以小于90°。
如图7-a所示，703可以表示切片选择梯度。在一些实施例中，切片选择梯度703可以沿着垂直于期望切片的平面的轴施加，结果导致在该方向上的潜在谐振频率的线性变化；可以施加定制的rf脉冲，其频率分量可以与被包含在期望的切片中的频率范围相匹配。切片选择梯度703和rf脉冲702可以被组合，使得期望的切片被激发。在一些实施例中，紧接在rf脉冲702之后的切片选择梯度703中较小的向下突出的梯度脉冲可以被称为切片相位重聚脉冲。该切片相位重聚脉冲可以校正伴随着主切片选择梯度的应用而发生的横向磁化的相位色散。在一些实施例中，对于3dme-gre序列，可以沿切片选择方向施加相位编码梯度704以对回波进行空间编码。在一些实施例中，可以沿切片选择方向施加扰流器705以破坏残留的横向磁化。
如图7-a所示，706可以表示沿相位编码方向的相位编码梯度。相位编码梯度706可以用于对回波进行空间编码。例如，在采集回波711之前，可以应用相位编码梯度706。可以应用相位编码梯度706来调整回波信号。例如，相位编码梯度706可以在完成回波711的采集时被应用以消除由相位编码梯度706引起的影响。
如图7-a所示，708可以表示读出梯度。读出梯度708可被用于对回波进行空间编码。例如，在采集回波711的过程中，可以应用读出梯度708。在一些实施例中，对于3dme-gre序列，可以用相位编码梯度704、相位编码梯度706和读出梯度708来对回波711进行空间编码。经空间编码的回波可以对应于k空间轨迹，并且可以被用于执行k空间采样并随后构造mr图像。根据如图7-a中的编码梯度，可以生成笛卡尔轨迹。在一些实施例中，可以通过调整编码梯度来生成其他笛卡尔轨迹和非笛卡儿轨迹。非笛卡尔轨迹可以包括例如径向、螺旋形、之字形、螺旋桨或类似物等，或其任何组合。在一些实施例中，填充k空间的方法可以通过调整编码梯度来进行变化。例如，k空间可以是欠采样的、过采样的，或完全采样的。数据可以按任何次序被填充到k空间中，诸如自心向外，从左到右，从上到下。
在一些实施例中，读出梯度708可被用于生成回波信号。在一些实施例中，梯度回波(gre)可以由单个rf脉冲结合梯度反转来产生。例如，在rf脉冲702之后，可以应用读出梯度707的负向脉冲，这可能导致旋进中的自旋的相位色散。当读出梯度被反转时，例如，应用了读出梯度708的正向脉冲，则自旋可以重新聚焦并形成梯度回波711。如果在重复时间(tr)中生成单回波，则梯度回波(gre)序列可以被称为单梯度回波(gre)序列在一些实施例中，用于创建单梯度回波的同样的梯度反转过程可以被重复以便在单个rf脉冲之后产生两个或更多个附加梯度回波，并且其可以被称为多回波梯度回波序列。例如，如图7-a所示，读出梯度708的向上梯度脉冲的后半部分可以使信号散相。读出梯度709的向下脉冲的前半部分可以使自旋重聚相并生成第二回波712。可以用类似的方式生成回波713和回波714。在一些实施例中，回波的中心可对应于相应的读出梯度的中心。在一些实施例中，回波的中心可对应于相应的读出梯度的任何位置。在一些实施例中，可以沿着读出方向施加回绕器或扰流器710以调整回波信号。
在一些实施例中，在多回波梯度回波序列中，回波可对应于回波时间(te)。如本文所使用的，回波时间(te)可以指在单个重复时间中从第一rf脉冲(例如，激发rf脉冲)的中心到回波中心的时间。如图7-a所示，在单个重复时间内，回波711的回波时间可以是最短的，而回波714的回波时间可以是最长的。在一些实施例中，从多回波梯度回波序列生成的回波信号可以是等距的或非等距的。在一些实施例中，由于t2*弛豫，因此每个回波的信号强度可能不同。如图7-a所示，在tr内，回波711的信号强度可以是最强的，而回波714的信号强度可以是最弱的。
在一些实施例中，梯度回波序列700可以是二维(2d)梯度回波序列或三维(3d)梯度回波序列。如图7-a中所示，梯度回波序列700可以是me-gre序列。在一些实施例中，梯度回波序列700可以是除me-gre序列以外的gre-epi(回波平面成像)序列。在一些实施例中，根据填充k空间的方法，gre-epi序列可以包括原始序列、反射脉冲回波平面单技术(best)序列、螺旋序列或类似物等。
在一些实施例中，为了减少或避免由感兴趣的组织(例如，血液)的流动(或运动)引起的伪影，可以沿切片选择方向、相位编码梯度、读出梯度等进行流动补偿。在一些实施例中，可以由附加的梯度脉冲来实现流动补偿的效果。在一些实施例中，可以通过调整编码梯度的参数(例如，强度、长度、起始时间等)来实现流动补偿的效果。在一些实施例中，可以通过附加梯度脉冲和编码梯度的调整的组合来实现流动补偿的效果。在一些实施例中，在多回波梯度回波序列中，可以对与特定回波时间对应的一个或多个回波执行流动补偿。
图7-b是根据本申请的一些实施例的包括单个重复时间(tr)中的双极读出梯度的示例性梯度回波(gre)序列的示图。类似于图7-a，施加在两个毗邻回波上的读出梯度(例如，梯度708和梯度709)的极性可相反。在这种情形中，读出梯度可以被称为双极读出梯度(参见图4-b中的细节)。在一些实施例中，对于多回波梯度回波序列，读出梯度可以是双极或单极的。如图7-b所示，如果施加在两个毗邻回波上的读出梯度(例如，梯度715和梯度717)的极性相同，则读出梯度可以被称为单极读出梯度。在这种情形中，可以在任何两个毗邻的读出梯度之间插入回扫梯度(例如，梯度716)。
应当注意，对梯度回波序列的以上描述仅仅是为了解说的目的而提供的，而并非旨在限定本申请的范围。对于本领域普通技术人员而言，可在本申请的教导下作出多种变形或修改。例如，在一些实施例中，梯度回波(gre)序列700还可以包括在激发rf脉冲702之后的重聚焦rf脉冲以产生梯度和自旋回波。然而，那些变形和修改并不脱离本申请的范围。
图8-a是解说根据本申请的一些实施例的用于生成磁敏感加权图像的过程的流程图。在步骤802，可采集回波信号。这些回波信号可从多回波梯度回波序列采集。在一些实施例中，从多回波梯度回波序列采集的回波信号可以是等距的或非等距的。在一些实施例中，梯度回波序列可以是二维(2d)梯度回波序列或三维(3d)梯度回波序列。在一些实施例中，可以从单个梯度回波序列采集仅一个回波信号。在一些实施例中，为了减少或避免由感兴趣的组织(例如，血液)的运动(或流动)引起的伪影，可以沿切片选择编码方向、相位编码梯度或读出梯度执行流动补偿。在一些实施例中，可以从回波信号获得相位信息和幅度信息。
在步骤804中，系统可以确定是否要处理相位信息。如果答案是“是”，即要处理相位信息，则该过程可以前进到步骤806以生成原始相位图像。如果答案是“否”，即不要处理相位信息，则该过程可以前进到步骤820以生成原始幅度图像。
在步骤806中，可以生成一个或多个原始相位图像。在一些实施例中，原始相位图像可以对应于回波信号。例如，如果采集了单回波信号，则可以生成对应于相同回波时间的仅一组原始幅度图像。作为另一示例，可以基于对应于不同回波时间的多个回波信号来生成多组原始相位图像。生成原始相位图像的方法可以包括单通道成像或多通道成像。示例性多通道成像算法可以包括加权平均方法(如哈蒙德(hammond)等人在，《神经成像》(neuroimage)的39：1682-1692(2008)中所述，其通过引用并入本文)、自适应线圈组合(acc)算法、对其他信道执行相对于参考信道的零阶相位校正然后执行多通道组合的方法或类似物等，或其任何组合。
在步骤808中，可以处理原始相位图像。在一些实施例中，原始相位图像可能由于干扰因素(例如，相位卷绕伪影、背景场、噪声或类似物等)的影响而不正确地反映场的空间分布。作为示例，可以根据下面的式(4)来表示像素位置处对应于回波时间的原始相位信息：
其中
在一些实施例中，可以执行相位解缠的过程以移除由(-π，π]的有限相位存储范围引起的相位卷绕伪影。可以基于相位解缠的过程来生成解缠相位映射图。相位解缠算法可以包括基于单回波序列的算法(如在阿卜杜勒-拉赫曼(abdul-rahman)等人在《应用光学》(appliedoptics)的46(26)：6623-6635(2007)中所述)和基于多回波序列的算法(如在冯(feng)等人在《医学磁共振》(magneticresonanceinmedicine)的70(1)：117-126(2013)中所述)，其通过引用并入本文)。在一些实施例中，基于单回波序列的算法可以包括全局误差最小化方法(例如，最小二乘算法等)、残差均衡方法、质量引导算法或类似物等。
在步骤810中，系统可以确定是否要计算虚拟相位。如果答案为“是”，即要计算虚拟相位，则该过程可以前进到步骤812以选择虚拟回波时间。如果答案是“否”，即，不计算虚拟相位，则该过程可以前进到步骤818以基于经处理的相位图像来确定相位蒙版。
在步骤812中，可以选择虚拟回波时间虚拟回波时间可以基于成像系统100的默认设置，或者来自操作者(例如医生)的指令来选择。众所周知，为了获得具有良好对比度的磁敏感加权图像，不同的组织可以对应于具有不同回波时间的不同回波信号在一些实施例中，虚拟回波时间可以是任何正数。在一些实施例中，可以选择多个虚拟回波时间。虚拟回波时间的数量可以是任何正数。在一些实施例中，可以根据感兴趣组织的特性(例如，磁敏感)来选择虚拟回波时间。例如，参见图8-b及其描述。
在步骤814中，可以基于经处理的相位图像和所选择的虚拟回波时间来计算虚拟相位。如图6-b中所描述，作为示例，可以拟合线性方程并将其用于计算虚拟相位。例如，理论上，如果干扰因子被省略或忽略，则像素位置处相位与回波时间之间的关系可以由下式(5)表示：
其中
在步骤816中，可以基于虚拟相位和经处理的相位图像来生成虚拟相位映射图。在一些实施例中，可以对虚拟相位映射图执行背景场移除。通过背景场移除，可以减少或移除bbg(r)的影响。减少或移除背景场的示例性方法可以包括sharp(如施温格(schweser)等人在《神经成像》(neuroimage)的54(4)：2789-2807(2011)中所描述的，其通过引用并入本文)。
在一些实施例中，相位解缠的过程(例如，在步骤808中)和背景场移除的过程可以被同时执行。用于同时移除或减少相位卷绕伪影和背景场的示例性算法可以包括投影到偶极场上、高通滤波或类似物等，或其任何组合仅作为示例，可以使用下面的式(6)来移除或减少背景场：
其中
在一些实施例中，背景场移除的过程可能是不必要的。在一些实施例中，如果在步骤808中背景场与相位卷绕伪影一起被移除或减少，则该过程可以前进到步骤818以在生成虚拟相位映射图之后确定相位蒙版。
在步骤818中，可以基于虚拟相位映射图或经处理的相位图像来确定相位蒙版。在一些实施例中，相位蒙版可以设计成在数个像素位置处抑制数个特定的相位如图6-b中所描述，可以在不同的条件下使用不同的相位蒙版，不同的条件包括例如感兴趣的组织的特性(例如，顺磁性或反磁性)、坐标系的特性(例如，右手坐标系或左手指坐标系)或类似物等。例如，在一些实施例中，对于右手坐标系中的顺磁物体或对左手坐标系中的反磁物体，相位随时间的变化可为负。在这种情形中，可以根据下面的式(7)来设计相位蒙版：
其中r可以表示像素位置，g(r)可以表示相位蒙版，并且
在一些实施例中，对于左手坐标系中的顺磁物体或对于右手坐标系中的反磁物体，相位随时间的变化可以是正的。在这种情形中，可以根据下面的式(8)来设计相位蒙版：
其中出于简洁，r可以表示像素位置或像素，g(r)可以表示相位蒙版，并且
在步骤820中，可以生成一个或多个原始幅度图像。在一些实施例中，原始幅度图像可以对应于回波信号。例如，如果采集了单回波信号，则可以生成对应于相同回波时间的仅一组原始幅度图像。作为另一示例，可以基于对应于不同回波时间的多个回波信号来生成多组原始幅度图像。生成原始幅度图像的方法可以包括单通道成像或多通道成像。示例性多通道成像算法可以包括平方和(sos)、自适应线圈组合(acc)或类似物等，或其任何组合。如果k空间欠采样，则示例性多通道成像算法可以包括sense、smash、grappa或类似物等，或其组合。
在步骤822中，可以基于原始幅度图像生成t2*幅度映射图(和/或r2*幅度映射图)。如结合如图5所述，作为示例，可以拟合指数式并将其用于计算t2*幅度映射图。理论上，数据点(例如，对应于不同回波时间的幅度信息)越多，拟合的结果可能越准确。在一些实施例中，拟合所需的数据点的数量可以是2-20，这意味着拟合可能需要对应于不同回波时间的2-20个回波或对应于不同回波时间的2-20个原始幅度图像。指数式可以被表达如下：
s(te)＝s0·e-te/t2*，式(9)
其中s(te)可以表示像素位置处对应于回波时间的幅度强度，s0可以表示当te＝0时的幅度强度。在一些实施例中，可以执行回归，并且可以获得对应于每个回波时间的t2*值。示例性方法可以包括外推、绘图方法或类似物等，或其任何组合。在一些实施例中，可以基于t2*幅度映射图来生成r2*幅度映射图。r2*与t2*之间的关系可以表达如下；
r2*＝1/t2*。式(10)
在步骤824中，系统可以确定是否要计算t2*掩模。如果判断结果为“是”，即要计算t2*掩模，则该过程可以前进到步骤826以基于t2*幅度映射图来确定t2*掩模。如果判断结果是“否”，也就是说，不计算t2*掩模，则该过程可以前进到步骤828。
在步骤826中，可以基于t2*幅度映射图(或r2*幅度映射图)来确定t2*掩模。在一些实施例中，t2*掩模可以被表达如下：
h(r)＝1-(t2*(r)-thresh)/scale，式(11)
其中r可以表示像素位置，h(r)可以表示t2*掩模，thresh可以表示阈值，scale可以表示归一化因子。在一些实施例中，可以基于t2*幅度映射图的t2*值的分布、经验方程、成像系统100的默认设置或来自操作者(例如医生)的指令来获得thresh和scale。在确定了t2*掩模之后，可以执行如图8-b所示的从节点c开始的至少一些步骤。
在步骤828中，可以选择虚拟回波时间(参见图8-b中的细节)。在步骤830中，可以基于原始幅度图像和所选择的虚拟回波时间来计算虚拟幅度。如结合如图5所述，作为示例，可以拟合指数式并将其用来计算像素位置处与回波时间对应的虚拟幅度。例如，幅度和回波时间之间的关系可以表达为式(9)。作为另一示例，可以通过基于对应于不同回波时间的原始幅度图像的线性内插拟合指数式(例如，式(9))来计算虚拟幅度。在一些实施例中，在步骤828中选择的虚拟时间可以与在步骤812中选择的虚拟时间相同或不同。
在步骤832中，可以基于原始幅度图像和虚拟幅度来生成虚拟幅度映射图。在一些实施例中，当在步骤820中生成原始幅度图像之后，该过程可以前进到步骤834以生成平均幅度映射图。在一些实施例中，可以对原始幅度信息进行组合和平均以获得平均幅度映射图。例如，计算平均幅度映射图的方法可以表达如下：
m＝(p1(t1)f1+p2(t1)f2+p3(t3)f3+…+pk(tk)fk)/k，式(12)
其中m可以表示平均幅度映射图，t1，t2，t3，…，tk可以表示不同的回波时间，p1，p2，p3，…，pk可以表示对应于不同回波时间的幅度图像，f1，f2，f3，…，fk可以表示每个幅度图像的权重。在一些实施例中，可以基于经验值、成像系统100的默认设置、来自操作者(例如医生)的指示或类似物等来确定权重f1，f2，f3，…，fk。在生成虚拟幅度映射图或平均幅度映射图之后，可以执行如图8-c所示的从节点a开始的至少一些步骤。应当注意，对生成磁敏感加权图像的过程的以上描述仅仅是为了解说的目的而提供的，而并非旨在限定本申请的范围。对于本领域普通技术人员而言，可在本申请的教导下作出多种变形或修改。例如，在一些实施例中，如果未计算t2*掩模并且通过使用线性内插来计算虚拟幅度映射图，则在如图8-a所描述的生成磁敏感加权图像的过程中可能不需要步骤822。然而，这些变化和修改并不脱离本申请的范围。
图8-b是示出根据本申请的一些实施例的用于选择虚拟回波时间的过程的流程图。在步骤850中，可以在感兴趣的区域中识别组织类型。在一些实施例中，组织类型可以是一种组织、或者可具有相似特性(例如，易感性)的多个组织。在一些实施方案中，组织可包括骨、牙齿、颅内钙化、基底神经节、出血斑或类似物等，或其组合。
在步骤860中，可以基于组织类型的磁敏感来选择虚拟回波时间。在物体的感兴趣区域中，图像中的不同组织可以根据不同的回波时间呈现不同的对比度。例如，对于一些小组织(例如，小静脉)或弱磁敏感的组织(例如，基底神经节)，可以选择长回波时间(例如，在3t时te＝20毫秒)并且磁敏感加权图像中呈现的组织或器官的对比度可以得到充分增强。对于具有强磁敏感的一些组织(例如，出血点等)，由于该组织周围的场的非均质性，可能发生相位卷绕伪影，因此短的回波时间(例如，作为3t的te＝10毫秒)可能是合适的。在一些实施例中，基于组织类型的磁敏感，可以选择多个虚拟回波时间。虚拟回波时间的数量可以是任何正数。对于特定组织类型，为了获得期望的图像对比度，可以确定最优数量的虚拟回波时间。不同的组织类型可以对应于不同的最优数量的虚拟回波时间。
图8-c是解说根据本申请的一些实施例的用于生成磁敏感加权图像的过程的流程图。在一些实施例中，生成磁敏感加权图像的方法可以表达如下：
s(r)swi＝qn(r)s(r)，式(13)
其中s(r)swi可以表示磁敏感加权图像，q(r)可以表示掩模，s(r)可以表示幅度图像或幅度映射图。这里的掩模可以是相位蒙版，t2*掩模，或基于相位蒙版和t2*掩模生成的加权掩模。掩模可以对幅度图像或幅度映射图施加任何次数n(n是整数)，以获得具有不同对比度的磁敏感加权图像。在一些实施例中，n的值越大，感兴趣的组织的对比度可能越高，然而信噪比(snr)可能越低。仅作为示例，可以将n设置为3或4。
如图所示，在步骤836中，相位蒙版可以乘以虚拟幅度映射图或平均幅度映射图。在步骤838中，t2*蒙版可以乘以虚拟幅度映射图或平均幅度映射图。在步骤840中，相位蒙版可以与t2*蒙版组合，并且可以生成加权蒙版。然后加权蒙版可以乘以虚拟幅度映射图或平均幅度映射图。在步骤842中，可以基于蒙版和幅度图像或幅度映射图来生成磁敏感加权图像。
在一些实施例中，可以处理磁敏感加权图像以获得可能具有更好的对比度和图像质量的新的合成图像。在一些实施例中，可对磁敏感加权图像执行最小密度投影(minip)。如本文所使用的，最小密度投影可以是使得能够检测给定体积中的低密度结构的数据可视化方法。当一组射线穿过图像时，可以保持具有低密度的像素并将其投影到平面上以生成最小密度的投影图像。可以使用最小密度投影来评估感兴趣的组织在图像中被表示得或者以其它方式被可视化得有多好。根据最小密度投影的方法，可以沿在给定方向上的一组射线搜索图像，并且可以选择沿着射线的最小值并将其包括在投影图像中的相同位置处。在一些实施例中，可以将最小密度投影应用于原始幅度图像、幅度映射图、原始相位图像或经处理的相位图像。
应当注意，对生成磁敏感加权图像的过程的以上描述仅仅是为了解说的目的而提供的，而并非旨在限定本申请的范围。对于本领域普通技术人员而言，可在本申请的教导下作出多种变形或修改。例如，在一些实施例中，基于相位蒙版和t2*蒙版生成的相位蒙版、t2*掩模(蒙版)、或加权掩模可以乘以原始幅度图像以生成磁敏感加权图像。然而，那些变形和修改并不脱离本申请的范围。
示例
这些示例是出于解说目的而提供的，且并不旨在限定本申请的范围。
示例1
图9-a至9-c示出了根据本申请的一些实施例的以不同图像产生规程由从大脑采集的信号产生的三个示例性图像。如图9-a所示，根据多通道成像基于原始相位信息生成了原始相位图像。然后移除了关于头皮的相位信息，并且，关于相位计算或相位处理的接下来的步骤将仅对于与脑有关的相位信息执行。如图9-b所示，使用相位解缠方法执行相位解缠，并且移除了相位卷绕伪影。如图9-c所示，使用背景场效应移除方法移除了背景场。在相位被解缠并且背景场被移除之后，可以进一步处理残留相位信息，例如，可以基于残留相位信息生成相位蒙版。
示例2
图10-a至10-e示出了根据本申请的一些实施例的以不同图像产生规程由从大脑采集的信号产生的五个示例性图像。如图10-a所示，根据多通道成像基于原始相位信息生成了原始相位图像。执行了高通滤波(高通滤波器的内核尺寸为32×32)，并且在鼻腔上方有残留的相位卷绕伪影(如图10-b所示)。如图10-c所示，基于图10-b所示的相位图像生成磁敏感加权图像。如图10-d所示，使用相位解缠的方法执行了相位解缠，并且使用背景场效应移除方法移除了背景场。在相位解缠和背景场效应移除之前，关于头皮的相位信息被预先移除。如图10-e所示，然后，基于如图10-d所示的相位被解缠且背景场被移除了的相位图像生成了磁敏感加权图像。从图10-e可以看出，没有发生残留的相位卷绕伪影。
示例3
图11-a至11-e示出了根据本申请的一些实施例的以不同图像产生规程由从大脑采集的信号产生的三个示例性图像或映射。如图11-a所示，根据多通道成像基于幅度信息生成了原始幅度图像。如图11-b所示，基于将t2*相关信息纳入计算，生成了t2*幅度映射图。如图11-c所示，基于信号的幅度信息计算了平均幅度映射图。原始幅度图像、t2*幅度映射图和/或平均幅度映射图可以被进一步用于产生磁敏感加权图像。
示例4
图12-a至12-c示出了根据本申请的一些实施例的以不同图像产生规程由从大脑采集的信号产生的三个示例性的最小密度投影。如图12-a所示，设置了短回波时间，并且基于具有短回波时间的回波信号来生成了磁敏感加权图像。生成了对应于磁敏感加权图像的最小密度投影。类似地，在图12-b和图12-c中，分别基于具有中等回波时间和长回波时间的回波信号生成了对应于磁敏感加权图像的两个最小密度投影。从这些图像可以看出，不同的回波时间可以对应于不同的图像对比度。
如此描述了基本概念后，本领域技术人员在阅读本详细披露后可能会相当明显地看到，上述详细披露仅拟通过示例呈现，并不限制。本领域技术人员可能发生并打算进行各种更改、改进和修改，但本文未明确说明。这些改动、改进和修改旨在由本发明提出，并且在本发明示例性实施例的精神和范围内。
此外，某些术语已用于描述本发明的实施例。例如，术语“一个实施例”、“一个实施例”和/或“一些实施例”是指与实施例相关的特定特征、结构或特征包括在本公开的至少一个实施例中。因此，应强调并应理解，本说明书各部分中两个或两个以上提及的“一个实施例”或“一个实施例”或“替代实施例”不一定都指同一实施例。此外，具体特征、结构或特征可以在本发明的一个或多个实施例中适当组合。
此外，本领域技术人员将对本发明表示赞赏，本发明的各个方面可以在许多可专利的类别或上下文中的任何一个类别或上下文中加以说明和描述，包括任何新的和有用的工艺、机器、制造或物质的组成，或其任何新的和有用的改进。因此，本公开的各个方面可以完全实现硬件、完全实现软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者将软件和硬件实现结合起来，这些实现通常在本文中称为“块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。此外，本发明的各个方面可以采用计算机程序产品的形式，所述计算机程序产品包含在一个或多个计算机可读介质中，并且所述计算机可读程序代码包含在所述计算机可读介质中。
计算机可读信号介质可以包括传播的数据信号，其中包含计算机可读程序代码，例如，在基带中或作为载波的一部分。所述传播信号可以采取任何形式，包括电磁、光学或类似形式，或其任何适当组合。计算机可读信号介质可以是不是计算机可读存储介质的任何计算机可读介质，并且可以通信、传播或传输程序，以供指令执行系统、设备或设备使用或与之相关。包含在计算机可读信号介质上的程序代码可以使用任何适当的介质(包括无线、有线、光纤电缆、射频等)或上述的任何适当组合进行传输。
用于执行本公开方面的操作的计算机程序代码可以以一种或多种编程语言的任何组合来编写，包括面向对象的编程语言，如java、斯卡拉、simaltalk、effele、jade、埃默拉尔德、c++、c**、vb。net、python等，常规程序编程语言，如“c”编程语言、visualbasic、fortran2003、perl、cobol2002、php、abap、动态编程语言(如python、ruby和groovy)或其他编程语言。程序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执行，作为独立软件包执行，部分在用户的计算机上执行，部分在远程计算机上执行，或完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情况下，远程计算机可以通过任何类型的网络连接到用户的计算机，包括局域网(lan)或广域网(wan)，或者可以连接到外部计算机(例如，通过使用internet服务提供商的internet)或云计算环境或提供作为服务，如软件即服务(saas)。
此外，所述的处理元素或序列的顺序，或因此而使用的数字、字母或其他名称，并不打算将所述的过程和方法限制为除权利要求书中可能规定的以外的任何顺序。尽管上述公开通过各种实例讨论了目前被认为是本公开的各种有用实施例的内容，但应当理解的是，该等细节仅用于该目的，并且所附权利要求不限于所公开的实施例，相反，旨在涵盖修改在所公开实施例的精神和范围内的ns和等效布置。例如，尽管上述各种组件的实现可以体现在硬件设备中，但也可以实现为仅软件解决方案，例如安装在现有服务器或移动设备上。
同样，应当理解的是，在本发明实施例的上述描述中，为了简化公开，有助于理解一个或多个本发明实施例，有时将各种特征分组在一个实施例、图或其描述中。但是，这种披露方法不应解释为反映了一种意图，即要求保护的主题需要比每项权利要求中明确陈述的更多的特征。相反，本发明实施例位于上述公开的单个实施例的所有特征中。
在一些实施例中，用于描述和声称应用的某些实施例的表示成分数量、性质(例如分子量、反应条件等)的数字应理解为在某些情况下被术语“大约”、“近似”或“实质上”修改。例如mple，“关于”、“近似”或“实质上”可能表示其描述值的±20％变化，除非另有说明。因此，在一些实施例中，书面说明书和所附权利要求书中所述的数值参数是近似值，其可能随特定实施例寻求获得的期望性质而变化。在一些实施例中，数字参数应根据报告的有效位数和应用普通四舍五入技术来解释。尽管本申请的一些实施例的宽泛范围内所列的数值范围和参数是近似值，但具体实施例中所列的数值应尽可能准确地报告。
本文所引用的每一项专利、专利申请、专利申请的出版物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文件、事物和/或类似物，在所有目的下均以本引用的方式并入本文中，但与本引用文件相关的任何起诉文件历史除外。同样的，与本文件不一致或冲突的任何一种，或对与本文件相关的现在或以后的权利要求的最广泛范围有限制性影响的任何一种。举例来说，如果与任何合并材料相关的术语的描述、定义和/或使用与本文件相关的术语之间存在任何不一致或冲突，应以本文件中该术语的描述、定义和/或使用为准。
在结束语中，应理解，本文所公开的应用的实施例是对应用实施例的原理的说明。可以采用的其他修改可以在适用范围内。因此，通过示例而非限制性地，可以根据本文的教导使用本申请实施例的替代配置。因此，本申请的实施例不限于所示和描述的精确实施例。
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