采集二维体积片段的磁共振数据的方法以及磁共振设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于确定原始数据空间中的点（也就是，K空间点）和用于采集 关于该点的MR数据的方法以及相应构造的磁共振设备。
【背景技术】
[0002] 患者测量的加速是临床MR成像的中心课题。拍摄速度在此不仅决定性地影响各 个磁共振设备的性能，而且还决定单个患者必须停留在磁共振设备中多长时间。
[0003] 尽管近来在三维体积片段的采集中实现了关于拍摄速度的加速，但是现有技术中 在二维体积片段或层的采集中并不存在类似的关于拍摄速度的加速。也就是说，尽管公知 的方法提供用于三维MR序列的加速，但是对于经典的静态二维MR截面成像（其构成所建 立的MR图像的大约90% )并不存在相应的加速措施。
【发明内容】
[0004] 因此，本发明要解决的技术问题是，加速采集二维体积片段的MR数据。
[0005] 按照本发明，通过根据本发明所述的用于采集MR数据的方法，通过根据本发明所 述的磁共振设备，通过根据本发明所述的计算机程序产品并且通过根据本发明所述的电子 可读的数据载体，来解决该技术问题。从属权利要求定义本发明的优选且有利的实施方式。
[0006] 在本发明的范围内，提供一种借助磁共振设备采集在检查对象内部的预先确定的 二维体积片段或预先确定的层的MR数据的方法。在此，本方法包含以下步骤：
[0007] ?随机确定待采样的K空间点。在此，当仅采样确定的待采样的K空间点时，与二 维体积片段或层相对应的K空间被欠采样。
[0008] ?借助磁共振设备来采集在先前的步骤中确定的待采样的K空间点的MR数据。
[0009] ?可选地，还可以补充这样的步骤，在该步骤中例如依据所采集的MR数据重建MR 图像。
[0010] 通过欠采样二维K空间，使得相对于其中完全采样K空间的公知方法而言，实质上 采样更少的K空间点，由此可以有利地相应加速MR数据的采样或采集。仿真和试验表明，只 要省略的（未采样的）K空间点被随机地分布，就可以根据所采集的MR数据无伪影地重建 体积片段的MR图像。换言之，如果随机地分布采样的K空间点，那么尽管欠采样，所采样的 K空间点的MR数据仍包含相应的图像信息。这甚至适用于大的例如2至2. 5的欠采样率， 其中所采样的K空间点仅包含实际位于K空间中的潜在测量点或K空间点的50%至40%。 试验表明，即使在这样的欠采样率的情况下，临床上也能实现（与根据完全采样的MR数据 所重建的MR图像相比而言）相同的图像质量。
[0011] 如果通过角度和与K空间中心之间的距离来定义极坐标中的每个K空间点，所述 角度通过由K空间中心和每个K空间点所定义的直线和穿过K空间中心延伸的轴所包围， 那么，对待采样的K空间点的随机确定的前提条件是，待采样的K空间点的随着角度保持恒 定的密度以及待采样的K空间点的随着与K空间中心之间的距离而减少的密度。
[0012] 换言之，有利地这样确定待采样的K空间点，使得在极坐标中K空间点的密度随着 角度平均地保持恒定，并且距离越大则随着距离平均地减小。换言之，特定的K空间点与K 空间中心之间的距离越小，则该K空间点属于待采样K空间点的范围的概率就有利地越大。 相反地，对于与K空间中心之间具有相同距离但不同角度的K空间点而言，属于待采样的K 空间点的范围的概率是相同的，原因在于，各个K空间点属于待采样的K空间点的范围的概 率有利地不依赖于各个角度。
[0013] 如果按照本发明在弧方向上存在K空间点的基本上均匀的伪随机分布，而在径向 上力求规定的随着与K空间中心之间的距离而减少的伪随机分布（例如，以系数l/rx减少 的分布，其中，r是距离，x是在1和3之间的值），那么，仿真和试验显示非常好且稳健的二 维采样，甚至即使在大的欠采样率的情况下在重建的MR图像中也不出现伪影。然后，通过 前面描述的待采样的K空间点的伪随机分布，来满足省略的（未采样的）K空间点的随机分 布的原理性要求。
[0014] 根据优选的按照本发明的实施方式，借助径向地或螺旋形地延伸的、从K空间中 心开始的轨迹，来实施待采样的K空间点的随机确定。在此，参考该轨迹来确定待采样的K 空间点。
[0015] 例如可以在考虑前面所描述的随机分布的情况下将待采样的K空间点布置在径 向地或螺旋形地延伸的轨迹上。
[0016] 螺旋形的轨迹的重要特性是螺距（Gangh6he),其表示各个螺旋或轨迹的两个相 邻的旋转之间的距离。在无穷大的螺距的情况下，螺旋形的轨迹退化为径向轨迹。在真正 的螺旋形延伸的轨迹的情况下，应当不过大地选择螺距。例如，可以这样选择螺距，使得各 个螺旋或轨迹在一次旋转之后就已碰撞到K空间的边缘。
[0017] 根据优选的按照本发明的实施方式，为了随机确定待采样的K空间点，在第一步 骤中，基于径向地或螺旋形地延伸的轨迹，确定在轨迹上的中间点。如果根据与K空间中心 有关的极坐标来定义这些中间点中的每一个，那么可以通过下面的等式（1)基于相关中间 点的角度来确定待采样的K空间点的角度(pKP。
[0018]
[0019] 在此，ZW对应于随机的角度，将其施加于中间点的角度上。与K空间中心之间的 距离保持不变，从而在待采样的K空间点的情况下的该距离对应于在相应中间点情况下的 距离。
[0020] 根据该实施方式，可以维持待采样的K空间点的预先给定的分布密度，方法是，与 该分布密度相对应地将中间点放置在轨迹上。从中间点出发，根据随机角度ZW的大小，在 9方向上跳跃地移动待采样的K空间点。如果随机角度具有0°的平均值，那么这样确定 的待采样的K空间点也（平均地）具有预先给定的分布密度。
[0021] 试验已经表明，位于螺旋上的（也就是不相对于该螺旋被移动）的待采样的K空 间点，比随机地相对于螺旋被移动的待采样K空间点具有更差的分布。
[0022] 按照本发明，存在两种不同的变型：
[0023] ?根据第一变型，相同的K空间点可以多次被确定为待采样的K空间点，并且由此 被采样。
[0024] ?根据第二变型，相同的K空间点不能被多次地采样，从而每个K空间点最多仅被 米样一次。
[0025] 恰好在K空间中心附近的K空间范围内，通过（多次采样相同的K空间点的）第 一变型原则上可以比借助第二变型采样更多的K空间点。由此，可以有利地提升信噪比。
[0026] 根据另一种按照本发明的实施方式，在采集MR数据之前，以特定的顺序排列待采 样的K空间点。在此，这样选择该顺序，使得在两个按照该顺序相继地待采样的K空间点之 间的距离尽可能地小。
[0027] 通过在以优化的顺序采集用于K空间点的MR数据之前以优化的顺序排列前面确 定的待采样的K空间点，可以使在采集MR数据的情况下磁场梯度的改变优选保持为小的。 由此，可以有利地避免磁场梯度的跳跃改变，所述跳跃改变会导致强烈的噪声发展。
[0028] 在MR成像中，术语"轨迹"通常被理解为线条，待采集的K空间点位于所述线条上。 在上文中，术语"轨迹"也被理解为一种基准线（Ausgangslinie)，基于所述基准线来确定待 采样的K空间点。如果一旦已经确定了待采样的K空间点，则可以确定这样的轨迹，根据所 述轨迹采集待采样的K空间点的MR数据，其中由此也可以考虑待采样的K空间点的优化顺 序。
[0029] 有利地，可以借助并行采集技术利用多个接收天线来实施MR数据的采集。
[0030] 根据也作为iPAT2("integratedParallelAcquisitionTechnique"，集成并行 采集技术）公知的采集技术，例如并行地或同时使用64(82)个接收天线，以便同时在两个K 空间方向上采集MR数据。
[0031] 根据另一种按照本发明的实施方式，在采集MR数据之前将特定的待采样的K空间 点移至预先规定的FFT栅格（FFT-Gitter)的栅格点（Gitterpunkt)。在此，在K空间中通 过平行延伸的第一直线和平行延伸的第二直线来定义FFT栅格，其中第一直线中的每一个 与第二直线中的每一个相垂直。每两个相邻的第一直线具有相同的距离，就像每两个相邻 的第二直线那样。每个栅格点对应于一条第一直线和一条第二直线的交点。
[0032] 换言之，待采样的K空间点被离散化至FFT栅格。在此，在对按照其来最终采样待 采样的K空间点的顺序进行可能的优化之前，进行将待采样的K空间点移至FFT栅格的该 步骤。在该实施方式中，梯度曲线（在采集MR数据的情况下）逐个时间步长地（从K空间点 至K空间点地）以整数倍的数值化的基本步长（两个相邻的第一或第二直线之间的距离） 进行跳跃。试验已经表明，由于当今磁共振设备的所谓的转换率极限（Slew-Rate-Grenze)， 在该实施方式中所需要的步距仍然较宽。
[0033] 该实施方式的较大的优势在于，不需要所谓的栅格化。在栅格化的情况下，所采集 的MR数据被内插至周期性的栅格处，这延长了不利的显著的计算时间。此外，趋势性地恰 好在具有低密度的待采样K空间点的区域内的所需的内插