Динамическая контрастная улучшенная мр визуализация с реконструкцией сжатого измерения



Динамическая контрастная улучшенная мр визуализация с реконструкцией сжатого измерения
Динамическая контрастная улучшенная мр визуализация с реконструкцией сжатого измерения
Динамическая контрастная улучшенная мр визуализация с реконструкцией сжатого измерения
Динамическая контрастная улучшенная мр визуализация с реконструкцией сжатого измерения
Динамическая контрастная улучшенная мр визуализация с реконструкцией сжатого измерения
Динамическая контрастная улучшенная мр визуализация с реконструкцией сжатого измерения
Динамическая контрастная улучшенная мр визуализация с реконструкцией сжатого измерения
Динамическая контрастная улучшенная мр визуализация с реконструкцией сжатого измерения
Динамическая контрастная улучшенная мр визуализация с реконструкцией сжатого измерения

 


Владельцы патента RU 2557334:

КОНИНКЛЕЙКЕ ФИЛИПС ЭЛЕКТРОНИКС Н.В. (NL)

Использование: для осуществления динамической контрастной улучшенной магнитно-резонансной визуализации объекта. Сущность изобретения заключается в том, что способ содержит получение наборов данных магнитного резонанса в k-пространстве с использованием сбора Диксона в пространстве кодирования химического сдвига и динамического временного разрешения в динамическом временном пространстве, причем сбор набора данных осуществляют с использованием субдискретизации, причем способ дополнительно содержит применение способа реконструкции сжатого измерения в k-пространстве, пространстве кодирования химического сдвига и динамическом временном пространстве, указанная реконструкция сжатого измерения дает в результате реконструированные наборы данных, осуществление реконструкции Диксона в отношении реконструированных наборов данных и анализ динамического контраста в отношении реконструированных наборов данных Диксона. Технический результат: обеспечение возможности динамической контрастной улучшенной магнитно-резонансной визуализации объекта. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к способу осуществления динамической контрастной улучшенной магнитно-резонансной визуализации с реконструкцией сжатого измерения, а также к компьютерному продукту и аппарату магнитной визуализации для осуществления динамической контрастной улучшенной магнитно-резонансной визуализации объекта.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

МР способы формирования изображений, в которых используют взаимодействие между магнитным полем и ядерными спинами для того, чтобы формировать двухмерные или трехмерные изображения, широко используют в наше время, особенно в области медицинской диагностики, поскольку для визуализации мягких тканей они превосходят другие способы визуализации во многих отношениях и не требуют ионизирующего излучения, а также обычно они являются не инвазивными.

Согласно МР способу в целом, организм пациента или в общем объект, подлежащий исследованию, размещают в сильном равномерном магнитном поле B0, направление которого в то же время определяет ось, обычно z ось, системы координат, на которой основано измерение. Магнитное поле создает различные энергетические уровни для отдельных ядерных спинов в зависимости от напряженности приложенного магнитного поля, эти спины можно возбуждать (спиновый резонанс) посредством наложения переменного электромагнитного поля (РЧ поле) определенной частоты, так называемой ларморовой частоты или частоты МР. С макроскопической точки зрения распределение отдельных ядерных спинов создает общую намагниченность, которую можно отклонять от состояния равновесия посредством приложения электромагнитного импульса подходящей частоты (РЧ импульс), тогда как магнитное поле идет перпендикулярно оси z, чтобы намагниченность выполняла прецессионное движение вокруг оси z.

Любое изменение намагниченности можно обнаруживать посредством приемных РЧ антенн, которые расположены и ориентированы в исследуемом объеме МР устройства таким образом, чтобы изменение намагниченности измерять в направлении, перпендикулярном оси z.

Для того чтобы осуществить пространственное разрешение в организме, линейные градиенты магнитного поля, идущие вдоль трех основных осей, накладывают на равномерное магнитное поле, что ведет к линейной пространственной зависимости резонансной частоты спина. Тогда сигнал, принятый в принимающих антеннах, содержит компоненты различных частот, которые можно ассоциировать с различными местоположениями в организме. Данные сигнала, получаемые через приемные антенны, соответствуют пространственной частотной области и их называют данными k-пространства. Данные k-пространства обычно содержат множество линий, полученных с различным фазовым кодированием. Каждую линию оцифровывают посредством сбора множества выборок. Выборку данных k-пространства превращают в МР изображение, например, посредством преобразования Фурье.

Динамическая контрастная улучшенная (ДКУ) МРТ представляет собой один из важных краеугольных камней в диагностике при диагнозе рака молочной железы на основе МРТ. Динамическую визуализацию с разрешением по времени осуществляют во время и после введения (iv) контрастного вещества (Gd) для того, чтобы осуществлять мониторинг изменений сигнала в связи с притоком, оттоком и перфузией контрастного вещества. Таким образом, структурные изменения в сосудистой системе (включая капиллярное русло) и интерстициальных пространствах, можно визуализировать, чтобы помочь идентифицировать возможную опухоль. Эффекты частичного объема, обусловленные жировой тканью, могут затруднять улучшение контрастности. Поэтому в настоящее время используют подходы спектрального предварительного насыщения жира для того, чтобы подавить сигнал жировой ткани для улучшения возможности обнаружения (для сравнения Desmond KL, et al. JMRI 2007; 25: 1293).

B1-/B0-неоднородности препятствуют общему качественному подавлению жировой ткани в клинических применениях. Слишком часто применяемый предварительно насыщающий РЧ импульс с избирательностью к химическому сдвигу также может вносить вклад в ограничения SAR (коэффициента удельного поглощения), в частности при приложении сильного поля. Подходы кодирования химического сдвига, такие как двух- и трехточечный подход Диксона, как раскрыто, например, в Glover GH, et al. MRM 1991; 18:371, Reeder SB, et al. MRM 2004; 51:35, Reeder SB, et al. MRM 2005;54:636-644 и Xiang QS. MRM 2006; 56:572-584, позволяют разделять сигналы воды и жира более надежным способом. Однако все эти подходы Диксона требуют больше данных, что увеличивает общее время сканирования и, таким образом, снижает временное разрешение, что нежелательно.

Способы множественного эхо (Koken et al. ISMRM Berlin 2007, 1623), которые измеряют несколько градиентных эхо после каждого РЧ возбуждения, можно использовать для кодирования Диксона, но их эффективность дискретизации не достаточна для того, чтобы компенсировать требуемое дополнительное время.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Из вышеизложенного понятно, что существует необходимость в усовершенствованном способе МР визуализации. Следовательно, цель изобретения состоит в том, чтобы сделать возможной быструю динамическую контрастную улучшенную магнитно-резонансную визуализацию. Кроме того, из указанного выше легко понять, что существует необходимость в усовершенствованной системе МР визуализации и усовершенствованном компьютерном программном продукте, адаптированном для осуществления способа в соответствии с изобретением.

В соответствии с настоящим изобретением представлен способ осуществления динамической контрастной улучшенной магнитно-резонансной визуализации объекта с разделением сигналов для воды и жира, способ содержит получение наборов данных магнитного резонанса в k-пространстве с использованием сбора Диксона в пространстве кодирования химического сдвига и динамического временного разрешения в динамическом временном пространстве, причем сбор набора данных осуществляют с использованием субдискретизации, причем способ дополнительно содержит применение способа реконструкции сжатого измерения (СИ) в k-пространстве, пространстве кодирования химического сдвига и динамическом временном пространстве, причем указанная реконструкция сжатого измерения дает в результате реконструированные наборы данных. Кроме того, реконструкцию Диксона осуществляют в отношении реконструированных наборов данных и анализ динамического контраста в конечном счете осуществляют в отношении реконструированных наборов данных Диксона.

Другими словами раскрыто ускорение ДКУ с кодированным химическим сдвигом с разрешенными водой/жиром с использованием подходящей субдискретизации данных и соответствующей реконструкции сигнала. Кроме того, раскрыто ускорение ДКУ измерения с использованием идей сжатого измерения.

Варианты осуществления изобретения обладают таким преимуществом, что качество данных ДКУ МРТ улучшено, что делает возможным более высокое пространственное или временное разрешение, при этом сохраняя малое время сбора данных и время обработки данных. Это дает возможность улучшенного качества диагностики, например, обнаружения опухолей на основе ДКУ.

Следовательно, изобретение можно использовать, например, для облегчения ускоренной ДКУ диагностики рака молочной железы с разрешением воды/жира.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, наборы данных получают в k-пространстве, пространстве кодирования химического сдвига и динамическом временном пространстве с использованием субдискретизации. Это делает возможным снижение времени сканирования, но все еще гарантирует высокое качество изображения в связи с реконструкцией данных СИ.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения реконструкцию сжатого измерения и реконструкцию Диксона осуществляют совместно в комбинированном процессе оптимизации. Другими словами, вместо осуществления в первую очередь реконструкции сжатого измерения и во вторую очередь этапа разделяющей реконструкции Диксона, эти два этапа осуществляют объединенным образом.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения способ дополнительно включает получение априорного изображения вода-жир объекта, причем реконструкция сжатого измерения включает определение модели МР сигнала ожидаемого изображения вода-жир и итерационно линеаризацию модели сигнала, указанную итерацию инициализируют с использованием априорного изображения вода-жир.

Это позволяет быстрым и надежным образом осуществлять реконструкцию сжатого измерения.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения априорное изображение вода-жир содержит сигнал воды, сигнал жира и карту поля, причем реконструкцию сжатого измерения осуществляют при условии ограничений относительно временного поведения сигнала воды и/или сигнала жира и/или карты поля в динамическом временном пространстве. Такие априорные допущения (ограничения) гарантируют математическую дополнительную стабилизацию процесса реконструкции.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения, априорное изображение вода-жир получают с использованием полной дискретизации в k-пространстве и пространстве кодирования химического сдвига. Имея хорошую начальную «оценку» карты поля для одного временного интервала, объединенная проблема реконструкции сжатого измерения и реконструкции Диксона становится почти линейной, что делает вычисления проще и эффективнее.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения, центр k-пространства полностью дискретизируют.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения, субдискретизацию осуществляют случайно или квазислучайно. Это допускает искажения смазывания в реконструированных изображениях случайным образом, что таким образом улучшает качество МР изображения.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения, наборы данных магнитного резонанса получают с использованием параллельной визуализации. Это дополнительно ускоряет процесс сбора данных.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения, сбор Диксона представляет собой многоэховый сбор Диксона, предпочтительно двухточечный сбор Диксона. Альтернативно, сбор Диксона может представлять собой одноточечный сбор Диксона, который известен, например, из J. Berglund, H. Ahlstrom, L. Johansson и J. Kullberg. Single-image water/fat separation. ISMRM 2010, #2907.

В другом аспекте изобретение относится к компьютерному программному продукту, содержащему исполняемые компьютером инструкции для осуществления любых этапов способа, описанных выше.

В другом аспекте изобретение относится к аппарату магнитно-резонансной визуализации для осуществления динамической контрастной улучшенной магнитно-резонансной визуализации объекта с разделением сигналов для воды и жира, аппарат содержит:

- сканер магнитно-резонансной визуализации для получения данных магнитно-резонансного изображения,

- контроллер, адаптированный для управления работой сканера по получению наборов данных магнитного резонанса в k-пространстве с использованием многоэхового сбора Диксона в пространстве кодирования химического сдвига и динамического временного разрешения в динамическом временном пространстве, где контроллер дополнительно адаптируют для осуществления сбора набора данных с использованием субдискретизации,

- системы реконструкции данных, адаптированной для применения способа реконструкции сжатого измерения в k-пространстве, пространстве кодирования химического сдвига и динамическом временном пространстве, указанная реконструкция сжатого измерения ведет к реконструированным наборам данных, причем система реконструкции данных дополнительно адаптирована для осуществления реконструкции Диксона на реконструированных наборах данных и анализа динамического контраста на реконструированных наборах данных Диксона.

Такая система может предоставлять информацию из разрешенного по воде/жиру ДКУ. Помимо лучшей информации о ДКУ, полученной из данных только о воде, разделенные данные о жире могут нести интересующую информацию о структуре ткани. ДКУ данные о жире могут дополнительно вносить вклад в диагностику и карту неоднородности основного поля, на которую влияют локальные изменения восприимчивости ткани, потенциально может быть полезна в подтверждении диагноза.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее только в качестве примера более подробно описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения. Таким образом, следующие чертежи предназначены только для цели иллюстрирования и не в качестве определения пределов изобретения. На чертежах:

на фиг. 1 представлено МР устройство для реализации способа в соответствии с изобретением,

на фиг. 2 представлен пример для двух различных эффективных схем трехточечного сбора данных Диксона,

на фиг. 3 представлен пример для двух различных схем кодирования.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Со ссылкой на фиг. 1, показана МР система 1 визуализации. Система содержит сверхпроводящие или резистивные катушки 2 основного магнита так, что создается по существу равномерное, постоянное во времени основное магнитное поле B0 вдоль оси z через исследуемый объем.

Система манипуляции генерацией магнитного резонанса применяет серию РЧ импульсов и переключенные градиенты магнитного поля для того, чтобы инвертировать или возбудить ядерные магнитные спины, вызывать магнитный резонанс, перефокусировать магнитный резонанс, манипулировать магнитным резонансом, пространственно или иным образом кодировать магнитный резонанс, насытить спины и т.п., чтобы осуществить МР визуализацию.

Более конкретно, градиентный импульсный усилитель 3 подает импульсы тока в выбранные катушки из градиентных катушек 4, 5 и 6 для всего организма вдоль осей x, y и z исследуемого объема. РЧ передатчик 7 передает РЧ импульсы или пакеты импульсов, через переключатель 8 передачи/приема на РЧ антенну 9 для того, чтобы передать РЧ импульсы в исследуемый объем. Типичная последовательность МР визуализации состоит из пакета последовательностей РЧ импульсов короткой длительности, которые взяты совместно друг с другом и любым накладываемым градиентом магнитного поля достигают выбранной манипуляции ядерным магнитным резонансом. РЧ импульсы используют для насыщения, возбуждения резонанса, инверсии намагниченности, перефокусировки резонанса или манипуляции резонансом и выбора части организма 10, расположенной в исследуемом объеме. МР сигналы также можно принимать посредством РЧ антенны 9.

Для генерации МР изображений ограниченных областей организма или в целом объекта 10, например, посредством параллельной визуализации, набор РЧ катушек 11, 12 и 13 локального массива размещают смежно с областью, выбранной для визуализации. Катушки 11, 12 и 13 массива можно использовать для того, чтобы принимать МР сигналы, индуцированные посредством РЧ передачи, осуществляемой через РЧ антенну. Однако, также возможно использование катушек 11, 12 и 13 массива для передачи РЧ сигналов в исследуемый объем.

Результирующие МР сигналы принимают посредством РЧ антенны 9 и/или посредством массива РЧ катушек 11, 12 и 13 и демодулируют посредством приемника 14, предпочтительно содержащего предусилитель (не показан). Приемник 14 соединен с РЧ катушками 9, 11, 12 и 13 через переключатель передачи/приема 8.

Главный компьютер 15 управляет градиентным импульсным усилителем 3 и передатчиком 7 для того, чтобы генерировать любые из множества последовательностей для визуализации, таких как эхо-планарная визуализация (EPI), эхо-объемная визуализация, градиентная и спин-эхо визуализация, быстрая спин-эхо визуализация и т.п.

Для выбранной последовательности приемник 14 принимает одну или множество линий МР данных в быстрой последовательности после каждого РЧ возбуждающего импульса. Система 16 сбора данных осуществляет аналогово-цифровое преобразование полученных сигналов и преобразует каждую линию МР данных в цифровой формат, подходящий для дальнейшей обработки. В современных МР устройствах система 16 сбора данных представляет собой отдельный компьютер, которые специализирован на сборе исходных данных изображения.

В конечном итоге исходные данные цифрового изображения реконструируют в представление изображения посредством процессора реконструкции 17, который применяет преобразование Фурье или другие подходящие алгоритмы реконструкции. МР изображение может представлять плоский срез через пациента, массив параллельных плоских срезов, трехмерный объем или тому подобное. Затем изображение сохраняют в памяти изображений, где к нему можно осуществлять доступ для преобразования срезов или других частей представления изображения в подходящие форматы для визуализации, например, через видеомонитор 18, который предоставляет читаемое человеком визуальное воспроизведение полученного в результате МР изображения.

Главный компьютер 15 можно адаптировать для управления работой сканера по получению наборов данных магнитного резонанса в k-пространстве с использованием многоэхового сбора Диксона в пространстве кодирования химического сдвига и динамического временного разрешения в динамическом временном пространстве, причем контроллер дополнительно адаптируют для осуществления сбора набора данных с использованием субдискретизации.

Процессор реконструкции 17 адаптируют для применения способа реконструкции сжатого измерения в k-пространстве, пространстве кодирования химического сдвига и динамическом временном пространстве, указанная реконструкция сжатого измерения ведет к реконструированным наборам данных, причем систему реконструкции данных дополнительно адаптируют для осуществления реконструкции Диксона на реконструированных наборах данных и анализа динамического контраста на реконструированных наборах данных Диксона.

Подобнее, чтобы облегчить трехмерную ДКУ визуализацию с разрешением по времени воды-жира трехмерные данные получают для 3 моментов времени эхо для нескольких динамик, т.е. в динамическом временном пространстве. Как схематически показано, сбор различных эхо проходит во внутреннем контуре.

TE1 TE2 TE3 TE1 TE2 TE3... TE1 TE2 TE3
Динамика 1 Динамика 2 Динамика N

Как указано выше, получаемые данные являются предпочтительно случайно или квазислучайно субдискретизированными (например, посредством дискретизации диска Пуассона) в многомерном k-TE-t пространстве с полностью дискретизированным центром k-пространства для того, чтобы учесть более высокую энергию сигнала вокруг центра k-пространства.

В наиболее базовой реализации каждое изображение Xi (для одного TE и одной динамики) независимо реконструируют с использованием реконструкции сжатого измерения, реконструированные изображения используют в качестве входных данных в реконструкции разделения воды-жира и наконец осуществляют ДКУ оценку. Необходима реконструкция СИ, которая решает следующую проблему минимизации

Здесь x представляет собой вектор, содержащий изображение воды, изображение жира и неоднородность поля (карта поля), yi представляет собой соответствующий вектор данных k-пространства, Fu представляет собой субдискретизированный оператор Фурье, Ψ представляет собой разрежающее преобразование, например, вейвлет и ε представляет собой оцененный уровень шума.

Однако, эта основная реализация позволяет только реконструкцию СИ в k-пространстве с разделяющей реконструкцией Диксона. Когерентность в k-пространстве (k), пространстве кодирования химического сдвига (TE) и динамическом временном пространстве (t) пока не учитывают.

Усовершенствования относительно (1) можно достичь с использованием изначально вычисленной воды, жира и карты поля из (1) для того, чтобы инициировать одновременную реконструкцию СИ воды-жира, как описано в Doneva M, et al. ISMRM Stockholm 2010, 2919.

Таким образом, объединенную разделяющую реконструкцию СИ воды/жира можно осуществлять для каждой динамики посредством решения проблемы:

Где w, f и φ представляют собой изображения воды, жира и карту поля, соответственно. Ψ также представляет собой разрежающее преобразование (вейвлет, конечные разности) и Φ представляет собой оператор сглаживания (конечные разности второго порядка), применяемое к карте поля. Оператор измерения g представляет собой нелинейную функцию карты поля φ, сигнал воды и жира формирует в основном модель МР сигнала для изображения вода-жир.

Один вариант решения проблемы (2) состоит в итерационной линеаризации g вокруг текущей оценки w, f, φ и решении линейной проблемы для каждой итерации. Оценку карты поля, полученную в приведенном выше подходе (1), можно использовать для инициализации и обычно она очень близка к решению, следовательно, необходимо очень небольшое количество внешних итераций (шагов линеаризации).

Однако, реализация (2) допускает только учет когерентностей в k-пространстве (k) и пространстве кодирования химического сдвига (TE). Динамическое временное пространство (t) все еще не учитывают.

Таким образом, чтобы объединить временные корреляции в реконструкции (по различным динамикам), можно решить проблему СИ в k-t для каждого TE вместо независимой реконструкции для каждого изображения, как описано в (1), например, посредством решения проблемы

Где xc представляет собой составное изображение для заданного TE и всех динамик и используя реконструированные изображения для того, чтобы инициировать объединенную проблему

где wc и fc представляют собой составные изображения воды и жира.

Это в конечном счете учитывает связь в пространстве k, TE и t, таким образом, значительно улучшая временное разрешение ДКУ с разрешением воды/жира, которое также можно сменить на пространственное разрешение. ДКУ с разрешенной водой/жиром присутствует некоторая избыточность данных/информации, поскольку состав ткани вода/жир будет оставаться неизменным во время, например, введения контрастного вещества (например, содержащего Gd). Таким образом, основной состав вода/жир композиции можно измерять в не критичной по времени фазе сканирования, значит перед введением контрастного вещества, и может действовать в качестве априорной информации, которую можно использовать для облегчения более интенсивной субдискретизации.

Ожидают, что контрастное средство, подлежащее введению, вызовет изменения в сигнале с течением времени преимущественно в изображении воды, а не в изображении жира; также не ожидают изменений в карте поля. Следовательно, предпочтительно определять соответствующие ограничения для процесса реконструкции. Таким образом, при условии хорошей начальной оценки карты поля для одного временного интервала, проблема становится почти линейной для всех динамик. Это делает вычисления проще и эффективнее.

Другая возможность для получения хорошей оценки карты поля состоит в осуществлении полностью дискретизированного предварительного сканирования посредством трехточечного измерения перед введением контрастного средства. Получаемую карту поля используют в качестве инициализации. Изображения жира и воды можно использовать вместо составных изображений wc и fc. Вычитая изначально полученные изображения воды и жира из каждого временного интервала во время введения контрастного средства может быть полезным разрежающим преобразованием. Карту неоднородности поля (ΔΒ0) можно использовать для инициализации алгоритма Гаусса-Ньютона.

Реконструкцию дополнительно можно распространить для использования фазированных решеток посредством замены/расширения преобразования Фурье с кодирующей функцией, ассоциированной с фазированной решеткой, включая чувствительности катушек.

Дополнительного ускорения можно достичь, если двухточечное или даже одноточечное измерение Диксона используют для кодирования воды-жира. Это помогает дополнительно снизить время измерения.

На фиг. 2 представлен пример для двух различных эффективных схем трехточечного сбора данных Диксона. Трехточечный сбор Диксона (кодирование химического сдвига) применяют в многоэховом режиме, где три градиентных эхо (GE1, GE2, GE3) получают (DAQ - сбор данных) после одного РЧ возбуждения, (a) для того же этапа фазового кодирования k, кодированные данные химического сдвига дискретизируют, (b) осуществляют субдискретизацию в k-направлении. Случайным образом соответствующие короткие сигналы фазового кодирования (200) применяют для того, чтобы измерить в течение различных времен кодирования различные дискретные значения k-пространства.

Таким образом, последовательность осуществляет субдискретизацию таким образом, что получают меньше профилей в измерении химического сдвига и что режим множественного градиентного эхо слегка модифицируют, что позволяет направлять градиенты коротких сигналов фазового кодирования на различные шаги фазового кодирования в этой цепи эхо для высокой эффективности сканирования. Наконец, данные реконструируют с использованием ДКУ реконструкции СИ с разрешенной водой/жиром, как описано выше. В этой ДКУ с разрешенной водой/жиром доступны данные для дальнейшего анализа, которые получают без временных издержек относительно традиционных подходов.

На фиг. 3 представлен пример для двух различных схем кодирования. На фиг. 3a) представлено равномерное кодирование, используемое в стандартной МРТ для кодирования химического сдвига или для захвата динамических процессов. На фиг. 3b) случайным образом осуществляют субдискретизацию для ускорения сканирования. Недостающую информацию извлекают посредством реконструкции сжатого измерения.

В качестве примера трехмерное ДКУ измерение с разрешением по времени (6 динамик) можно осуществлять с использованием трехточечного многоэхового кодирования Диксона. Перед применением контрастного вещества (Gd) осуществляют одно стандартное (не субдискретизированное) трехмерное сканирование с разрешенной водой/жиром с использованием последовательности, представленной на фиг. 2a, которое дает начальное распределение воды/жира и соответствующую карту ΔΒ0. После этого сканирования последовательность переключают в режим субдискретизации, что обозначает, что получают меньше профилей в кодировании химического сдвига и также во временном измерении с использованием последовательности, как показано на фиг.2b.

Таким образом, субдискретизацию осуществляют в измерении k-TE-t. Несколько трехмерных динамик получают с использованием подходящего коэффициента субдискретизации (например, 3-4) во время накопления Gd. Данные реконструируют с использованием ДКУ реконструкции СИ k-t с разрешенной водой/жиром. В этой реконструкции изначально полученную карту ΔB0 (до применения Gd) и потенциальное распределение воды и жира можно использовать для разряжения и они включают в себя априорную информацию.

Предполагая, что контрастное вещество не влияет на сигнал жира, предшествующей информации из визуализации начального химического сдвига будет достаточно для того, чтобы извлечь сигнал жира из ДКУ данных. В этом случае ДКУ измерение можно дополнительно ускорить посредством k-t СИ. В этом ДКУ с разрешенной водой/жиром данные становятся доступны, с более высоким качеством и более высоким временным разрешением.

Изобретение можно использовать для облегчения, например, ускоренной диагностики рака молочной железы с ДКУ с разрешенной водой/жиром. Ускоренный алгоритм разделения воды/жира предоставляет карту ΔΒ0 без затрат. Она отражает неоднородность основного поля (ΔΒ0) и подвергается влиянию локальных измерений восприимчивости тканей, что может иметь дополнительную диагностическую ценность, помогая охарактеризовать опухолевую ткань. Отделенные сигналы жировой ткани также могут нести диагностическую информацию, которая помогает охарактеризовать ткань на структурном уровне. ДКУ данные о жире также могут вносить вклад в диагноз.

1. Способ осуществления динамической контрастной улучшенной магнитно-резонансной визуализации объекта (10) с разделением сигналов для воды и жира, способ содержит получение наборов данных магнитного резонанса в k-пространстве с использованием сбора Диксона в пространстве кодирования химического сдвига и динамического временного разрешения в динамическом временном пространстве, причем сбор набора данных осуществляют с использованием субдискретизации, причем способ дополнительно содержит:
- применение способа реконструкции сжатого измерения в k-пространстве, пространстве кодирования химического сдвига и динамическом временном пространстве, указанная реконструкция сжатого измерения дает в результате реконструированные наборы данных,
- осуществление реконструкции Диксона в отношении реконструированных наборов данных и анализ динамического контраста в отношении реконструированных наборов данных Диксона.

2. Способ по п. 1, в котором наборы данных получают в k-пространстве, пространстве кодирования химического сдвига и динамическом временном пространстве с использованием субдискретизации.

3. Способ по п. 1, в котором реконструкцию сжатого измерения и реконструкцию Диксона осуществляют совместно в комбинированном процессе оптимизации.

4. Способ по п. 3, который дополнительно содержит получение априорного изображение вода-жир на объекте (10), причем реконструкция сжатого измерения содержит:
- определение модели МР сигнала ожидаемого изображения вода-жир,
- итерационную линеаризацию модели сигнала, указанную итерацию инициализируют с использованием априорного изображения вода-жир.

5. Способ по п. 4, в котором априорное изображение вода-жир содержит сигнал воды, сигнал жира и карту поля, причем реконструкцию сжатого измерения осуществляют при условии ограничений, касающихся временного поведения сигнала воды и/или сигнала жира и/или карты поля во времени в динамическом временном пространстве.

6. Способ по п. 4, в котором априорное изображение вода-жир получают с использованием полной дискретизации в k-пространстве и пространстве кодирования химического сдвига.

7. Способ по п. 1, в котором центр k-пространства полностью дискретизируют.

8. Способ по п. 1, в котором субдискретизацию осуществляют случайно или квазислучайно.

9. Способ по п. 1, в котором наборы данных магнитного резонанса получают с использованием параллельной визуализации.

10. Способ по п. 1, в котором сбор Диксона представляет собой многоэховый сбор Диксона.

11. Способ по п. 1, в котором сбор Диксона представляет собой одноточечный сбор Диксона.

12. Аппарат магнитно-резонансной визуализации (1) для осуществления динамической контрастной улучшенной магнитно-резонансной визуализации объекта (10) с разделением сигналов для воды и жира, причем аппарат содержит:
- сканер магнитно-резонансной визуализации для получения данных магнитно-резонансного изображения,
- контроллер (15), адаптированный для управления работой сканера по получению наборов данных магнитного резонанса в k-пространстве с использованием многоэхового сбора Диксона в пространстве кодирования химического сдвига и динамического временного разрешения в динамическом временном пространстве, причем контроллер (15) дополнительно адаптирован осуществлять сбор набора данных с использованием субдискретизации,
- систему реконструкции данных (11), адаптированную для применения способа реконструкции сжатого измерения в k-пространстве, пространстве кодирования химического сдвига и динамическом временном пространстве, причем упомянутая реконструкция сжатого измерения ведет к реконструированным наборам данных, причем система реконструкции данных дополнительно адаптирована для осуществления реконструкции Диксона в отношении реконструированных наборов данных и анализа динамического контраста в отношении реконструированных наборов данных Диксона.



 

Похожие патенты:

Использование: для обработки импульсных сигналов на основе ядерного спинового эха. Сущность изобретения заключается в том, что возбуждают ядерное спиновое эхо в магнитоупорядоченном рабочем веществе радиочастотными информационными и управляющими импульсами, при этом к рабочему веществу прикладывают импульсное магнитное поле, действующее на протяжении интервала времени, в течение которого на вещество поступают возбуждающие радиочастотные импульсы и возникают отклики рабочего вещества в виде полезных эхо-сигналов, при этом амплитуду импульсного магнитного поля задают из условия смещения доменных границ, при котором происходит подавление паразитных откликов.

Изобретение относится к медицине, травматологии и ортопедии и может быть использовано для диагностики контрактуры Дюпюитрена (КД) пальцев кисти. Методом МРТ со спектроскопией высокого разрешения в зоне интереса ладонного апоневроза кисти регистрируют время ядерной магнитной релаксации Т2 * на ядрах водорода изотропной составляющей сигнала СН2 группы липидов.

Использование: для визуализации химических соединений. Сущность изобретения заключается в том, что собирают первые и вторые данные эхо-сигналов с разными временами появления эхо-сигнала, приводящими к первому и второму собранным комплексным наборам данных, моделируют первый и второй собранные наборы данных с использованием спектральной модели сигнала, по меньшей мере, одного из химических соединений, причем упомянутое моделирование приводит к первому и второму смоделированным комплексным наборам данных, причем упомянутые первый и второй смоделированные наборы данных содержат первую и вторую фазовые погрешности и раздельные наборы данных сигналов для двух химических соединений, определяют по первому и второму собранным наборам данных и первому и второму смоделированным наборам данных разделенные наборы данных сигналов для двух химических соединений.

Использование: для определения газохроматографичеких индексов удерживания соединений ряда О-алкилметилфторфосфонатов (ОАМФФ) по данным ЯМР 13С. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют построение корреляционных уравнений для известной выборки изомеров и последующее определение значения индексов удерживания неизвестных изомеров по установленной зависимости, при этом в качестве спектральной характеристики используется суммарное значение химических сдвигов ядер 13C атомов углерода, находящихся в разветвлении углеродного скелета О-алкильного радикала рассчитанных по спектрам ЯМР 13C.

Использование: для разделения изображений воды и жира в магнитно-резонансной томографии. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют получение двух комплексных изображений I1 и I2 с различными временами эха, в которых сигналы от воды и жира находятся соответственно в фазе и в противофазе, вычисление значений фазы 2φ комплексного вектора I 2 = ( I 2 I 1 * / | I 1 | ) 2 для каждого пиксела матриц изображений, построение матрицы "развернутой" фазы 2φ и в диапазоне главных значений -180°…180° определение знака комплексного вектора Ie-iφu в каждом пикселе матрицы, формирование изображения по воде как полусуммы абсолютного значения изображения в фазе и изображения в противофазе, умноженного на знак Ie-iφu, изображения жира как полуразности абсолютного значения изображения в фазе и изображения в противофазе, умноженного на знак Ie-iφu, при этом оценивают усредненные градиенты изменения фазы полученных изображений жира и воды по формулам: GF=(|I1|-|I2|)2/NF при Ie-iφu<0 GW=(|I1|-|I2|)2/NW при Ie-iφu<0, сравнивают значения GF и GW и, в случае, если GF<GW, пиксели изображений жира и воды обменивают местами.

Использование: для измерения состава и расхода многокомпонентных жидкостей методом ядерного магнитного резонанса. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для измерения состава и расхода многокомпонентных жидкостей с использованием метода ядерного магнитного резонанса (ЯМР) включает релаксометр ЯМР с датчиком, имеющим трубку, для облучения потока жидкости и получения сигналов спин-эхо ЯМР, по которым определяются параметры жидкости, систему пробоотбора, содержащую измерительную трубу, соединенную трубкой пробоотбора с релаксометром ЯМР, при этом измерительная труба имеет конический расширитель, а в трубке пробоотбора установлен патрубок, имеющий возможность перемещения по сечению конического расширителя, при этом конический расширитель расположен вертикально, в измерительной трубе, перед входом потока жидкости в конический расширитель, установлена защитная сетка, в коническом расширителе установлены тензометрические датчики давления, а в полости нижней части конического расширителя по периметру размещены зубчатые кольца, на трубке пробоотбора размещены электромагнитные катушки управления перемещением патрубка, при этом контроль перемещения патрубка по сечению конического расширителя осуществляется введенным контроллером, соединенным с электромагнитными катушками.

Изобретение относится к радиоспектроскопии ЯКР и может быть использовано для измерения размеров микрокристаллов, содержащих квадрупольные ядра. Способ включает регистрацию сигналов квадрупольного спинового эха, определение времени релаксации T 2 * посредством инверсии преобразования Лапласа, расчет эквивалентного радиуса гранул с помощью полученной формулы и предварительно измеренных констант, характерных для данного вещества.

Использование: для дистанционного обнаружения вещества посредством магнитного резонанса. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют поляризационную селекцию и фазовый анализ для поиска и обнаружения запрещенных веществ, упакованных в неметаллическую оболочку.

Использование: для оперативного контроля качества нефти и нефтепродуктов. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют возбуждение в образце, помещенном в постоянное магнитное поле, сигналов спин-эхо протонного магнитного резонанса (ПМР) сериями радиочастотных импульсов, регистрируют амплитуды спин-эхо в эталонном и измеряемом образцах, причем в качестве эталонных образцов берут компоненты исследуемой смеси - воды и нефти (или нефтепродукта), измеряют эффективные времена спин-спиновой релаксации в эталонных и измеряемом образцах по начальным участкам огибающих эхо-сигналов в интервале, который выбирают определенным образом, при этом в образец добавляют компоненту смеси, обуславливающую величину сигнала ПМР компоненты с наименьшим содержанием, после чего определяют концентрацию воды и нефти согласно соответствующим математическим выражениям, кроме этого, дополнительно определяют интегральные параметры дисперсного распределения капель воды из времен спин-решеточной релаксации воды по определенной формуле.

Использование: для измерения характеристик вещества методом ЯМР. Сущность: заключается в том, что для определения параметров самодиффузии исследуемого образца используют цикл импульсной последовательности, состоящий из заданного количества градиентных импульсов, длительность, форма, амплитуда и интервалы между которыми постоянны, и двух радиочастотных импульсов - 90-градусного и 180-градусного с интервалом т между ними, подаваемых в промежутках между третьим с конца и предпоследним градиентным импульсом и между предпоследним и последним градиентным импульсом соответственно.

Изобретение относится к анализам количественного определения содержания изотопа дейтерия в жидкостях различной природы с использованием методов ядерного магнитного резонанса. Воздействие на исследуемую пробу производят электромагнитным излучением радиочастотного диапазона в постоянном магнитном поле спектрометра ядерного магнитного резонанса для чего исследуемое вещество помещают в ампулу, затем в эту ампулу вставляют эталонный образец, представляющий собой запаянную ампулу меньшего диаметра, содержащую водный раствор лантаноидного сдвигающего реагента и воды с известным содержанием дейтерия, после чего эту систему ампул опускают в спектрометр ядерного магнитного резонанса и регистрируют спектр на ядрах дейтерия, в котором наблюдают разнесенные по частоте резонанса пики исследуемого и эталонного образцов, затем измеряют интегральную интенсивность каждого пика, сопоставляют их значения и методом пропорции определяют концентрацию дейтерия в исследуемом образце. В качестве лантаноидного сдвигающего реагента используют трифторметансульфонат европия(III) ((Eu(CF3SO3)3), который способен индуцировать парамагнитный химический сдвиг сигнала ядерного магнитного резонанса. Достигается повышение точности и чувствительности, а также упрощение и ускорение анализа. 1 пр., 1 ил.

Использование: для измерения содержания воды на основе ядерного магнитного резонанса. Сущность изобретения заключается в том, что подвергают образец действию магнитного поля постоянного тока, образец под действием магнитного поля постоянного тока подвергают действию последовательности импульсов возбуждения на радиочастоте с интервалом между импульсами для возбуждения ядер водорода, и измеряют ЯМР-сигнал возбужденных ядер водорода, при этом оценивают время спин-решеточной релаксации для каждого образца на основе отклика на последовательность импульсов возбуждения, и регулируют интервал между импульсами как минимальный при поддержании интервала между импульсами, превышающим оцененное время спин-решеточной релаксации. Технический результат: обеспечение возможности оптимизации частоты повторения импульсов для различных уровней влажности образца. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

Использование: для измерения содержания воды в твердых веществах и суспензиях посредством ядерного магнитного резонанса. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит средство для создания постоянного магнитного поля, емкость для вмещения образца в пределах упомянутого постоянного магнитного поля, средство для возбуждения измеряемой радиочастотной намагниченности в образце, помещенном в упомянутую емкость для вмещения образца, при рабочей частоте, определяемой упомянутым постоянным магнитным полем, средство для измерения радиочастотного сигнала, производимого возбужденным образцом, и средство для определения содержания воды в образце на основании радиочастотного сигнала. Согласно настоящему изобретению емкость для вмещения образца способна вмещать образец, у которого объем составляет, по меньшей мере, 0,5 дм3, и средство для создания постоянного магнитного поля содержит резистивный электромагнит, который выполнен с возможностью создавать постоянное магнитное поле, соответствующее рабочей частоте от 400 до 2000 кГц. Технический результат: обеспечение возможности измерения сильно связанной воды в образцах сухой массы, имеющих большой объем, при низкой ларморовской частоте. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.

Использование: для идентификации соевого лецитина. Сущность изобретения заключается в том, что отбирают пробу лецитина массой (10±0,02) г, подготовку пробы проводят путем ее термостатирования при температуре 60°C в течение 1 ч, после чего пробу лецитина помещают в датчик импульсного ЯМР-анализатора и измеряют время спин-спиновой релаксации первой компоненты лецитина (T21) в миллисекундах, при этом лецитин относят к соевому, если время спин-спиновой релаксации первой компоненты лецитина (T21) находится в диапазоне от 169 до 188 мс. Технический результат: сокращение времени осуществления способа и исключение применения органических растворителей и токсичных химических реактивов. 1 табл.

Использование: для идентификации подсолнечного лецитина. Сущность изобретения заключается в том, что отбирают пробу лецитина массой (10±0,02) г, подготовку пробы проводят путем ее термостатирования при температуре 60°C в течение 1 часа, после чего пробу лецитина помещают в датчик импульсного ЯМР-анализатора и измеряют время спин-спиновой релаксации первой компоненты лецитина (T21) в миллисекундах, при этом лецитин относят к подсолнечному, если время спин-спиновой релаксации первой компоненты лецитина (T21) находится в диапазоне от 189 до 205 миллисекунд. Технический результат: сокращение времени осуществления способа и исключение применения органических растворителей и токсичных химических реактивов. 1 табл.

Изобретение относится к способам анализа качества рапсовых лецитинов и может быть использовано в масложировой промышленности. Способ определения содержания ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в рапсовом лецитине включает отбор пробы лецитина, подготовку пробы путем термостатирования, помещение пробы в датчик импульсного ЯМР-анализатора, измерение амплитуд сигналов ядерно-магнитной релаксации протонов третьей (А3) и четвертой (А4) компонент лецитинов в условных единицах и расчет содержания ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в лецитине. При этом измеряют амплитуды сигналов ядерно-магнитной релаксации протонов первой (A1) и второй (А2) компонент лецитинов в условных единицах, определяют сумму амплитуд (Асис) сигналов первой (A1), второй (А2), третьей (А3) и четвертой (А4) компонент в условных единицах. Затем рассчитывают долю амплитуд сигналов третьей (А3) и четвертой (А4) компонент в процентах как отношение значения А3 к значению Асис, умноженное на 100, и отношение значения А4 к значению Асис, умноженное на 100, а содержание ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в рапсовом лецитине (Фр) рассчитывают в процентах по формуле Фр=0,6992(А3+А4)+17,09. Техническим результатом является создание эффективного способа определения содержания ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в рапсовом лецитине, обеспечивающего высокую точность и воспроизводимость результатов определения.

Использование: для идентификации рапсового лецитина. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют отбор пробы и ее подготовку, при этом отбирают пробу лецитина массой (10±0,02) г, подготовку пробы проводят путем ее термостатирования при температуре 60°C в течение 1 ч, после чего пробу лецитина помещают в датчик импульсного ЯМР-анализатора и измеряют время спин-спиновой релаксации первой компоненты лецитина (T21) в миллисекундах, при этом лецитин относят к рапсовому, если время спин-спиновой релаксации первой компоненты лецитина (T21) находится в диапазоне от 158 до 168 мс. Технический результат: сокращение времени осуществления идентификации, исключение сложной подготовки пробы и исключение применения органических растворителей и токсичных химических реактивов. 1 табл.

Изобретение относится к способам анализа качества подсолнечных лецитинов и может быть использовано в масложировой промышленности. Способ определения содержания ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в подсолнечном лецитине включает отбор пробы лецитина, подготовку пробы путем термостатирования, помещение пробы в датчик импульсного ЯМР-анализатора, измерение амплитуд сигналов ядерно-магнитной релаксации протонов третьей (А3) и четвертой (А4) компонент лецитинов в условных единицах и расчет содержания ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в лецитине. При этом измеряют амплитуды сигналов ядерно-магнитной релаксации протонов первой (A1) и второй (А2) компонент лецитинов в условных единицах. Затем определяют сумму амплитуд (Асис.) сигналов первой (A1), второй (А2), третьей (А3) и четвертой (А4) компонент в условных единицах. Затем рассчитывают долю амплитуд сигналов третьей (A3) и четвертой (А4) компонент в процентах как отношение значения А3 к значению Асис., умноженное на 100, и отношение значения А4 к значению Aсис., умноженное на 100, а содержание ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в подсолнечном лецитине (Фп.) рассчитывают в процентах по формуле: Фп.=0,8484(А3+А4)+7,35. Техническим результатом является повышение точности и воспроизводимости результатов определения содержания ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в подсолнечном лецитине. 2 пр.

Изобретение относится к способам анализа качества соевых лецитинов и может быть использовано в масложировой промышленности. Способ определения содержания ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в соевом лецитине включает отбор пробы лецитина, подготовку пробы путем термостатирования, помещение пробы в датчик импульсного ЯМР-анализатора, измерение амплитуд сигналов ядерно-магнитной релаксации протонов третьей (A3) и четвертой (А4) компонент лецитинов в условных единицах и расчет содержания ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в лецитине. При этом измеряют амплитуды сигналов ядерно-магнитной релаксации протонов первой (A1) и второй (А2) компонент лецитинов в условных единицах. Далее определяют сумму амплитуд (Асис.) сигналов первой (A1), второй (А2), третьей (A3) и четвертой (А4) компонент в условных единицах. Затем рассчитывают долю амплитуд сигналов третьей (A3) и четвертой (А4) компонент в процентах, как отношение значения А3 к значению Асис., умноженное на 100, и отношение значения А4 к значению Асис., умноженное на 100, а содержание ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в соевом лецитине (Фс.) рассчитывают в процентах по формуле: Фс.=0,8177(А3+А4)+2,52. Техническим результатом является повышение точности и воспроизводимость результатов определения содержания ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в соевом лецитине. 2 пр.
Использование: для мониторинга загрязнений морского нефтегазового промысла. Сущность изобретения заключается в том, что система обнаружения и мониторинга загрязнений морского нефтегазового промысла включает в себя сеть дистанционных детекторов загрязнений, программируемый контроллер с системами сбора, предварительной обработки и передачи данных, а также единую автоматизированную информационную систему (ИС) с функциями сбора, обработки и хранения данных, передаваемых на интерфейсы ИС дистанционными детекторами загрязнений, при этом система обнаружения и мониторинга загрязнений морского нефтегазового промысла дополнительно содержит биосенсор для непрерывного контроля тяжелых металлов в воде, датчик ядерно-магнитного резонанса, датчик электронного парамагнитного резонанса, реактор на тепловых нейтронах ИР-100 с откатным коробом в активной зоне (нейтронный поток 2×1012 н/(см2·с)) и стационарной установкой гамма-излучения с мощностью дозы до 1000 Р/ч, спектрометрическую установку с системой поддержания пластового давления (ППД), радиометрическую низкофоновую установку, генераторы СВЧ-излучений различных частот от 0,1-60 ТГц, образцовые голографические матрицы с записанными спектрами ЯМР атомов веществ (металлов и органических веществ) и идентифицируемых веществ, информационный блок морских карт и цветных космических фотоснимков районов поиска, электромагнитную камеру (Кирлиан-камеру) для визуализации затопленных объектов на аэрокосмических снимках и переноса их на морскую карту района поиска с помощью видеокамеры, совмещенных с ПЭВМ, приемно-фазовые антенны широкого обзора, приемник GPS map-60, программный комплекс ПЭВМ для определения координат затопленных объектов и отображения их на морской карте района, атомно-абсорбционный спектрофотометр, а также другие конструкционные элементы. Технический результат: обеспечение возможности создания надежной системы раннего обнаружения и мониторинга аварийного разлива нефти на объектах морского нефтегазового промысла.
Наверх