Коррекция посторонних эхосигналов epi

Использование: для магнитно-резонансной томографии. Сущность изобретения заключается в том, что в последовательности сбора данных EPI для магнитно-резонансных сигналов k-пространство сканируют вдоль наборов линий в k-пространстве вдоль противоположных направлений распространения, например, нечетных и четных линий в k-пространстве. Фазовые ошибки, которые возникают из-за противоположных направлений распространения, корректируют при параллельной реконструкции изображения типа SENSE. Распределение фазовых ошибок в пространстве изображений можно первоначально оценить, вычислить из разности фаз между изображениями, реконструированными из магнитно-резонансных сигналов, полученных из соответствующих наборов линий в k-пространстве или из более ранней динамики. Технический результат: обеспечение возможности реализации способа магнитно-резонансной томографии со сбором данных EPI с коррекцией посторонних эхосигналов, которая требует менее громоздких вычислений. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к способу магнитно-резонансной томографии, который содержит последовательность сбора данных эхопланарной томографии (EPI).

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сбор данных EPI из магнитно-резонансных сигналов известен из статьи "Image-based ghost correction for interleaved EPI" in MRM 45(2001)96-108 by M.H. Buoncore and D.C. Zhu.

Известный способ магнитно-резонансной томографии направлен на решение проблемы, связанной с тем, что фазовые искажения в EPI последовательностях вызывают посторонние эхосигналы в виде функции общего вида направлений (x) считывания и направления (y) фазового кодирования. Изображения реконструируют с использованием только линий k-пространства, проходящих слева направо или справа налево (при этом недостающие линии заменяют нулями). Оптимальное фазовое искажение в каждом местоположении (x,y) находят из итерационного решения.

Кроме того, в международной заявке WO2012/047771 раскрыт способ магнитно-резонансной томографии, в котором сглаженные изображения формируют из данных, полученных в многочисленных EPI-снимках.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить способ магнитно-резонансной томографии со сбором данных EPI с коррекцией посторонних эхосигналов, которая требует менее громоздких вычислений.

Данная задача решена с помощью способа магнитно-резонансной томографии по изобретению, который содержит:

- последовательность сбора данных эхопланарной томографии (EPI), которая включает в себя дискретизацию k-пространства для магнитно-резонансных сигналов для сбора:

- набора (mltr) ltr-данных, реконструированного из линий в k-пространстве, просканированных вдоль положительного направления обхода в k-пространстве, и

- набора (mrtl) rtl-данных, реконструированного из линий в k-пространстве, просканированных вдоль отрицательного направления обхода в k-пространстве,

- причем магнитно-резонансные сигналы из набора ltr-данных и набора rtl-данных получают с помощью нескольких РЧ приемных антенн, имеющих профили пространственной чувствительности;

- получение доступа к пространственному распределению фазовых ошибок для набора ltr-данных и для набора rtl-данных;

- формирование матрицы (Sltr) ltr-кодирования из (i) фазового кодирования линий в k-пространстве, просканированных вдоль положительного направления обхода в k-пространстве, (ii) пространственного распределения фазовых ошибок для набора ltr-данных и (iii) профилей пространственной чувствительности катушек;

- формирование матрицы (Srtl) rtl-кодирования из (i) фазового кодирования линий в k-пространстве, просканированных вдоль отрицательного направления обхода в k-пространстве, (ii) пространственного распределения фазовых ошибок для набора rtl-данных и (iii) профилей пространственной чувствительности катушек;

- объединение матрицы ltr-кодирования и матрицы rtl-кодирования в общую матрицу S кодирования;

- реконструкцию диагностического магнитно-резонансного изображения (p) путем решения соотношения кодирования между наборами ltr- и rtl-данных для пиксельных значений (pj(r)) магнитно-резонансного изображения:

.

Идея изобретения состоит в том, что из-за фазовых ошибок матрицы кодирования для магнитно-резонансных изображений, реконструированных, соответственно, из набора ltr-данных и набора rtl-данных, которые измеряются (дискретизируются) из линий k-пространства, которые пересекаются вдоль положительного и отрицательного направления распространения вдоль направления считывания в k-пространстве, являются различными. Более того, фазовые ошибки зависят как от позиции вдоль направления (x) считывания, так и от направления (y) фазового кодирования. Магнитно-резонансные сигналы получают с помощью многочисленных приемных антенн (катушек или катушечных элементов), имеющих профиль пространственной чувствительности. Соответственно, существует соотношение кодирования, которое устанавливается по аналогии с подходом параллельного формирования изображения SENSE между набором ltr-данных и окончательным магнитно-резонансным изображением, а также между набором rtl-данных и диагностическим магнитно-резонансным изображением. Это соотношение кодирования объединяет градиентное (фазовое) кодирование, фазовые ошибки, которые добавляются к фазовому кодированию и профилям пространственной чувствительности, которые определяют линейные комбинации пиксельных значений из-за субдискретизации в k-пространстве, которые вызывают свертку в пространстве изображений. Как из набора rtl-данных, так и из набора ltr-данных могут быть реконструированы отдельные магнитно-резонансные изображения и происходит развертка субдискретизации события, что выполняется на базе профилей пространственной чувствительности. Это обеспечивает достаточную избыточность для решения распределения фазовых ошибок. Распределение фазовых ошибок может быть первоначально оценено, измерено на этапе калибровки или получено из предыдущей итерации или более ранней динамики. На основании профилей пространственной чувствительности и пространственного распределения фазовых ошибок устанавливается соотношение глобального кодирования между объединенными набором ltr-данных и набором rtl-данных и окончательным магнитно-резонансным изображением (пиксельными значениями окончательного магнитно-резонансного изображения). Другая идея настоящего изобретения состоит в том, что это соотношение глобального кодирования является, как правило, избыточным в зависимости от плотности дискретизации в направлении фазового кодирования. Эта избыточность обеспечивает стабильное разрешение пиксельных значений (pj(r)) магнитно-резонансного изображения из соотношения кодирования в наборах ltr- и rtl-данных. Это выполняется с помощью обобщенных методов инверсии матриц для объединенной матрицы глобального кодирования. Альтернативно, подход со среднеквадратической минимизацией может быть использован для получения окончательного магнитно-резонансного изображения в виде наилучшего приближения к соотношению кодирования. То есть отыскивается решение соотношения глобального кодирования, которое имеет минимальное среднеквадратическое отклонение от точного решения. Такие методы разрешения этих соотношений кодирования с большой избыточностью между измеренными МР данными и пикселями окончательного магнитно-резонансного изображения обычно известны сами по себе из области технологий параллельного формирования изображений типа SENSE.

Эти и другие аспекты изобретения будут в дальнейшем представлены со ссылкой на варианты осуществления, определенные в зависимых пунктах формулы изобретения.

Различные фазовые ошибки, которые возникают в магнитно-резонансных сигналах, полученных из k-пространства вдоль положительного и отрицательного направлений обхода, соответственно, могут быть получены в виде субтракционного фазового изображения из развернутого ltr-изображения и развернутого rtl-изображения. Субтракционное фазовое изображение образует пространственное распределение фазовых ошибок. Развернутое ltr-изображение получают из набора ltr-данных, а развернутое rtl-изображение получают из набора rtl-данных. На практике эти развернутые ltr-изображения и rtl-изображения реконструируют из нечетных и четных линий в k-пространстве траектории k-пространства EPI. Реконструированные набор ltr-данных и набор rtl-данных могут иметь относительно низкое отношение сигнал/шум из-за более низкого переопределения или даже недоопределения их соотношений кодирования в окончательно реконструированном магнитно-резонансном изображении. Это вызвано относительно большим интервалом дискретизации в k-пространстве дискретизированных линий фазового кодирования. Из-за относительно низкой пространственной частоты фазовых ошибок пространственное распределение фазовых ошибок можно точно получить для субтракционного фазового изображения, например, путем фильтрации субтракционного фазового изображения для выравнивания вариаций, вызванных шумом.

В дополнительном воплощении изобретения более точное субтракционное фазовое изображение получают итерационным способом. На этапе калибровки измеряют начальное пространственное распределение фазовых ошибок. В простом подходе этап калибровки включает в себя сбор данных EPI путем сканирования вдоль линий k-пространства, в котором каждая линия сканируется вдоль чередующихся направлений распространения вдоль направления считывания. Затем начальное распределение фазовых ошибок используют для коррекции фазовых ошибок в развернутом ltr-изображении и развернутом rtl-изображении. Результирующие развернутое ltr-изображение с фазовой коррекцией и развернутое rtl-изображение с фазовой коррекцией затем используют для получения более точного субтракционного фазового изображения, которое обеспечивает пространственное распределение фазовых ошибок текущей итерации, которое, в свою очередь, может быть использовано в следующей итерации опять же для коррекции фазовых ошибок в развернутом ltr-изображении и развернутом rtl-изображении. Пространственное распределение фазовых ошибок может быть использовано для дополнительной коррекции фазовых ошибок в развернутом ltr-изображении и развернутом rtl-изображении в следующей итерации. Вместо коррекции фазовых ошибок в ltr-изображении и rtl-изображении фазовая коррекция может быть непосредственно применена к диагностическому магнитно-резонансному изображению. На практике достаточно нескольких итераций, чтобы достичь достаточно точной коррекции фазовых ошибок, которые пространственно распределены как в направлении считывания, так и в направлении фазового кодирования. На практике часто возникает ситуация, когда уже после первой итерации получается точное распределение фазовых ошибок. Таким образом, когда производится динамическая серия сбора данных EPI, то для каждой динамики достаточно только одной итерации для того, чтобы достичь точной динамической серии распределений фазовых ошибок для конкретной динамической серии. Такая динамическая серия обычно получается при функциональном обследовании МРТ (fMRI), в котором исследуется временное поведение BOLD-сигналов в кровеносных сосудах мозга пациента.

В другом воплощении изобретения на этапе калибровки сбор данных EPI выполняется при наличии одного набора линий в k-пространстве, каждая из которых сканируется сначала вдоль положительного, а затем вдоль отрицательного направления распространения, и при наличии другого набора линий в k-пространстве, каждая из которых сканируется сначала вдоль отрицательного, а затем вдоль положительного направления распространения. То есть на этапе калибровки траектории k-пространства аналогичны тем, которые приводят к набору rtl-данных и наборам ltr-данных. Этот подход частично корректирует модуляцию сигналов из-за различных моментов времени сбора данных вдоль линий k-пространства, проходящих вдоль положительного и отрицательного направления распространения в k-пространстве. Следует отметить, что этот подход уравнивает средние периоды времени сбора данных из набора ltr-данных и набора rtl-данных. Предложенное сканирование с калибровкой имеет своей целью обеспечить отдельные 2D фазовые карты для двух направлений считывания данных. С этой целью используется меньший набор фазовых кодирований, и все линии получаются для обоих направлений считывания данных. Дополнительный обход линии ky=0 выполняется для того, чтобы достичь одинакового среднего таймирования для обоих наборов. Это позволяет избежать повреждения разности фаз, например, за счет сдвигов фаз с наведенным смещением B0. Два ltr-сигнала линии ky=0 необходимо объединить соответствующим образом.

В другой уточненной реализации линия вдоль нулевого фазового кодирования сканируется в k-пространстве сначала вдоль положительного обхода, затем вдоль отрицательного обхода и, наконец, снова вдоль положительного обхода. Это позволяет иметь средние периоды времени сбора данных набора ltr-данных и набора rtl-данных в однокадровом сборе данных EPI.

В данном изобретении в последовательности сбора данных EPI для магнитно-резонансных сигналов k-пространство сканируют вдоль наборов линий в k-пространстве вдоль противоположных направлений распространения, например, нечетных и четных линий в k-пространстве. Фазовые ошибки, которые возникают из-за противоположных направлений распространения, корректируют при параллельной реконструкции изображения типа SENSE. Распределение фазовых ошибок в пространстве изображений может быть сначала оценено, а затем вычислено из разности фаз между изображениями, реконструированными из магнитно-резонансных сигналов, полученных из соответствующих наборов линий k-пространства или из более ранней динамики.

Изобретение дополнительно относится к компьютерной программе, включающей в себя инструкции для управления системой магнитно-резонансного исследования для выполнения способа по изобретению. Компьютерная программа по изобретению может быть предоставлена на носителе информации, таком как диск CD-ROM или карта памяти USB, или компьютерную программу по изобретению можно загрузить из сети передачи данных, такой как Интернет. При установке на компьютере, который включен в систему магнитно-резонансной томографии, система магнитно-резонансной томографии позволяет работать согласно изобретению и позволяет обеспечить сбор данных EPI с коррекцией посторонних эхосигналов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие аспекты изобретения будут объяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные в дальнейшем, и со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:

на фиг.1 показано схематичное представление выполнения способа магнитно-резонансной томографии по изобретению;

на фиг.2 показано представление примера двумерной EPI-траектории k-пространства для этапа калибровки для измерения начального пространственного распределения фазовых ошибок, которое необходимо измерить;

на фиг.3 показано схематичное представление системы магнитно-резонансного исследования, в которую включено настоящее изобретение.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1 показано схематичное представление выполнения способа магнитно-резонансной томографии по настоящему изобретению. При однокадровом сборе 101 данных EPI двумерное k-пространство сканируется вдоль линий в положительном направлении распространения (слева направо) и в отрицательном направлении распространения (справа налево). Данные, полученные таким образом, образуют набор ltr-данных и набор rtl-данных. Как правило, нечетные линии или четные линии сканируются вдоль противоположных направлений. Из данных, полученных путем сканирования вдоль положительных направлений распространения (например, нечетные линии), то есть из набора ltr-данных, формируют ltr-изображение 102, как правило, путем быстрого преобразования Фурье набора ltr-данных. Из данных, полученных путем сканирования вдоль положительных направлений распространения (например, нечетных линий), то есть из набора rtl-данных, реконструируется свернутое rtl-изображение 103, как правило, путем быстрого преобразования Фурье набора ltr-данных. Обычно, набор ltr-данных (rtl-данных), образованный только нечетными (четными) линиями, будет субдискретизироваться в направлении фазового кодирования в k-пространстве, приводя к возникновению зубцеобразного дефекта, который проявляется в виде сложных артефактов. Осуществляют развертку свернутого ltr-изображения и свернутого rtl-изображения 104, 105 посредством реконструкции SENSE, которая позволяет использовать профиль 111 чувствительности катушки. Эта реконструкция SENSE сама по себе является известной и обычно используется для реконструкции данных, которые субдискретизируются в k-пространстве для того, чтобы уменьшить время сбора данных. Из развернутого ltr-изображения 104 и развернутого rtl-изображения 105 получают фазоразностное изображение 112. Это фазоразностное изображение содержит разности фаз набора ltr-данных относительно набора rtl-данных. Эта разности фаз создаются из различий между фазовыми кодированиями и различия между фазовыми ошибками в наборе ltr-данных и в наборе rtl-данных, которые вызваны эффектами, такими как задержки при градиентном переключении и токе Фуко. Так как фазовое кодирование в наборе ltr-данных и в наборе rtl-данных применяется управляемым образом, пространственное распределение 113 фазовых ошибок может быть получено из фазоразностного изображения 112. Для того чтобы инициировать процесс, на этапе 114 калибровки производится первое измерение пространственного распределения фазовых ошибок путем сканирования двумерного k-пространства вдоль набора линий фазового кодирования, где каждая линия сканируется вдоль противоположных направлений. Разность между фазой магнитно-резонансных сигналов, полученных в противоположных направлениях распространения, представляет собой фазовые ошибки. Так как измерение производится при различных значениях фазового кодирования, фазовые ошибки измеряются как в зависимости от направления считывания, так и направления частотного кодирования. Это измеренное распределение фазовых ошибок образует начальную оценку пространственного распределения фазовых ошибок. Распределение фазовых ошибок может быть получено различными способами из фазоразностного изображения, измерения на этапе калибровки и/или пространственного распределения 113 фазовых ошибок, доступного из предыдущей итерации или из предыдущей динамики. Распределение фазовых ошибок могло бы быть просто заменено на доступное в текущий момент времени фазоразностное изображение, но текущее фазоразностное изображение может быть также объединено с результатом, полученным на этапе калибровки из предыдущей динамики или сохраненной информации. Таким образом, принимается в расчет возможно более высокий уровень шума в фазоразностных изображениях, а также результат, полученный на этапе калибровки, который становится относительно устаревшим.

Диагностическое магнитно-резонансное изображение реконструируют 106 на основании профилей пространственной чувствительности, пространственного распределения фазовых ошибок, а соотношение глобального кодирования устанавливают между расположенными рядом набором ltr-данных и набором rtl-данных и окончательным магнитно-резонансным изображением (пиксельными значениями окончательного магнитно-резонансного изображения). Пиксельные значения диагностического магнитно-резонансного изображения могут быть использованы для подхода регуляризации при развертке (104, 105) rtl-свернутого изображения и ltr-свернутых изображений. Эта регуляризация повышает численную устойчивость решения развертки rtl-свернутого изображения и ltr-свернутого изображения и уменьшает уровень шума в развернутых изображениях. Следовательно, в распределении фазовых ошибок уменьшается уровень шума.

В итерационном подходе диагностическое магнитно-резонансное изображение может периодически обновляться в виде последовательных итераций. Таким образом, на текущей итерации регуляризация может быть выполнена над относительно точными пиксельными значениями имеющейся в текущий момент версии диагностического магнитно-резонансного изображения, которое может периодически обновляться с тем, чтобы учесть распределение фазовых ошибок, которое становится более точным с увеличением количества итераций.

Альтернативно, в динамическом подходе (схематично показанном пунктирными линиями) производятся однокадровые сборы данных EPI. Таким образом, сбор данных в k-пространстве производится в следующие один за другим моменты времени, которые в дальнейшем представляют динамическое изменение, которое может происходить в объекте из-за перемещения, вызванного сердцебиением и дыханием пациента. В таком динамическом подходе в качестве оценки распределения фазовых ошибок можно применять результат для распределения фазовых ошибок, полученный из более ранней, предпочтительно предыдущей динамики. Оказывается, что распределение фазовых ошибок только медленно варьируется в зависимости от динамики, и в итерационном подходе также оказывается, что часто единственной итерации достаточно для точного определения распределения фазовых ошибок.

Более конкретно, с математической точки зрения, реконструкция диагностического магнитно-резонансного изображения из однокадрового сбора (однокадровых сборов) данных EPI выглядит следующим образом. Для нечетных и четных эхосигналов (т.е. для набора ltr-данных и набора rtl-данных) уравнения SENSE можно записать в виде:

,

где S - матрица чувствительности катушки, m - результаты измерений, и p - пиксели окончательного развернутого ltr-изображения 104 и развернутого rtl-изображения 105.

Φ - диагональная матрица, содержащая дельта фазовое кодирование ΔΦenc и 2D EPI фазовые ошибки Φepi:

.

При этом N=2*R, где R - коэффициент уменьшения SENSE, и 2 - дополнительный "коэффициент SENSE" при делении на нечетные и четные эхосигналы. Кодирование чувствительности, оставшееся фазовое кодирование и фазовые ошибки можно объединить в одну матрицу Seven и Sodd "чувствительности".

.

Предположим, что четные эхосигналы содержат профиль k=0 (поэтому отсутствует дельта фазовое кодирование), и только дельта 2D EPI фазовая коррекция применяется к нечетным эхосигналам, таким образом, Φ для четных и нечетных эхосигналов имеет вид:

при .

Член ΔΦenc намеренно введен для того, чтобы иметь лучшее разделение между наборами уравнений; это производится с помощью расстояния k-пространства между нечетными и четными линиями k-пространства. Теперь уравнение SENSE можно записать в виде:

,

().

Объединение нечетных и четных эхосигналов в одном так называемом ядре реконструкции SENSE-IRIS имеет вид:

,

где pall - диагностическое магнитно-резонансное изображение, возникающее в результате из нечетных-четных эхосигналов, в сочетании с разверткой реконструкции, включая 2D EPI фазовую коррекцию.

Теперь, чтобы определить EPI фазовые изменения в зависимости от динамики, нечетные и четные эхосигналы могут быть дополнительно реконструированы по отдельности. Например, для четных эхосигналов имеет место:

Здесь pall используется для регуляризации (R) реконструкции. Функция f должна быть настроена и "инструктирует" реконструкцию SENSE относительно того, насколько близким должно быть решение по отношению к предыдущему полному решению (pall). Вклад шума представляет собой nn в измеренных данных. Реконструкция развернутых пикселей может включать в себя неопределенности и ошибки реконструкции, которые учитываются членом np. В подходе регуляризации при развертке предполагается, что решение развертки близко к контрольной точке pall. Эту контрольную точку можно получить из предыдущего решения, такого как (1) решение предыдущей итерации или (2) решение предыдущей динамики.

Матрица R регуляризации, как правило, зависит от модуля pall:

.

Размер матрицы эквивалентен числу свернутых пикселей (Sf) SENSE. Если предполагается, что решение будет отличаться на 10% от pall, то F=0,1. Если для регуляризации используется предыдущая динамика, и ожидаемые изменения (за счет нагревания) являются маленькими (например, 1%), то можно выбрать меньшее значение F (например, 0,01). При итерационной реконструкции f можно уменьшить (более сильная регуляризация) для более высоких итераций.

Решение SENSE для четных и нечетных эхосигналов имеет вид:

,

.

Таким образом, фазоразностное изображение вычисляется путем простого вычитания:

.

Отдельная реконструкция SENSE нечетных и четных эхосигналов приводит к более низкому отношению сигнал/шум из-за более высоких геометрических факторов SENSE. Поэтому эти изображения не являются оптимальными для клинического использования, но достаточными для определения глобального 2D EPI фазового изменения, например, для соответствия ΔΦEPI 2D линейной фазовой ошибке или сильного сглаживания карты ΔΦEPI.

Оценочное значение ΔΦEPI добавляется к 2D EPI фазовым ошибкам и используется в реконструкции SENSE-IRIS следующей динамики, что приводит к динамически обновленной 2D EPI фазовой коррекции, интегрированной в реконструкции SENSE.

На фиг.3 схематично показана система магнитно-резонансной томографии, в которой применимо настоящее изобретение. Система магнитно-резонансной томографии включает в себя набор основных катушек 10, посредством которых генерируется постоянное, однородное магнитное поле. Например, основные катушки сконструированы так, чтобы они обхватывали пространство для обследования в форме туннеля. Подлежащий обследованию пациент размещается на подвижном столе для пациента, который плавно перемещается в этом пространстве для обследования в форме туннеля. Система магнитно-резонансной томографии также включает в себя ряд градиентных катушек 11, 12, посредством которых генерируются магнитные поля, проявляющие пространственные вариации особенно в форме временных градиентов в конкретных направлениях так, чтобы накладываться на однородное магнитное поле. Градиентные катушки 11, 12 соединены с управляемым блоком 21 источника питания. Градиентные катушки 11, 12 возбуждаются за счет подачи электрического тока посредством блока 21 источника питания; с этой целью блок источника питания оснащен электронной схемой градиентного усиления, которая подает электрический ток в градиентные катушки для того, чтобы сгенерировать градиентные импульсы (которые также упоминаются как "градиентные сигналы") подходящей временной формы. Управление интенсивностью направлением и длительностью градиентов осуществляется путем управления от блока источника питания. Система магнитно-резонансной томографии также включает в себя передающей и приемной катушки 13, 16 для генерации РЧ импульсов возбуждения и для захвата магнитно-резонансных сигналов, соответственно. Передающая катушка 13 предпочтительно сконструирована в виде катушки 13 для тела, посредством которой может быть окружен подлежащий обследованию объект (часть обследуемого объекта). Катушка для тела обычно размещается в системе магнитно-резонансной томографии так, чтобы подлежащий обследованию пациент 30 был окружен катушкой 13 для тела, когда он или она размещается в системе магнитно-резонансной томографии. Катушка 13 для тела действует как передающая антенна для передачи РЧ импульсов возбуждения и РЧ импульсов повторной фокусировки. Предпочтительно, катушка 13 для тела включает в себя пространственно однородное распределение интенсивности передаваемых РЧ импульсов (RFS). Такая же катушка или антенна обычно используется альтернативно в качестве передающей катушки и приемной катушки. Кроме того, передающая и приемная катушка обычно имеет форму катушки, но также возможны и другие геометрические формы, при этом передающая и приемная катушка действует как передающая и приемная антенна для РЧ электромагнитных сигналов. Передающая и приемная катушка 13 соединена с электронной передающей и приемной схемой 15.

Следует отметить, что альтернативно можно использовать отдельные приемные и/или передающие катушки 16. Например, поверхностные катушки 16 можно использовать в качестве приемных и/или передающих катушек. Такие поверхностные катушки имеют высокую чувствительность при сравнительно маленьком объеме. Приемные катушки, такие как поверхностные катушки, соединены с демодулятором 24, и принимаемые магнитно-резонансные сигналы (MS) демодулируются посредством демодулятора 24. Демодулированные магнитно-резонансные сигналы (DMS) подаются в блок реконструкции. Приемная катушка соединена с предусилителем 23. Предусилитель 23 усиливает РЧ резонансный сигнал (MS), принятый приемной катушкой 16, и усиленный РЧ резонансный сигнал подается в демодулятор 24. Демодулятор 24 демодулирует усиленный РЧ резонансный сигнал. Демодулированный резонансный сигнал содержит фактическую информацию, относящуюся к локальной плотности спинов в части изображаемого объекта. Кроме того, передающая и приемная схема 15 соединена с модулятором 22. Модулятор 22 и передающая и приемная схема 15 возбуждают передающую катушку 13 для того, чтобы передать РЧ импульсы возбуждения повторной фокусировки. Блок реконструкции получает один или более сигналов изображения из демодулированных магнитно-резонансных сигналов (DMS), сигналы изображения которых представляют информацию в виде изображений изображенной части обследуемого объекта. На практике блок 25 реконструкции сконструирован предпочтительно в виде блока 25 обработки цифровых изображений, который запрограммирован таким, чтобы получать из демодулированных магнитно-резонансных сигналов сигналы изображения, которые представляют информацию в виде изображений части объекта, подлежащей отображению. Сигнал на выходе монитора 26 реконструкции, такого как монитор, может отображать магнитно-резонансное изображение. Альтернативно, можно сохранить сигнал, подаваемый из блока 25 реконструкции в буферный блок 27 во время ожидания дальнейшей обработки.

Система магнитно-резонансной томографии согласно изобретению также содержит блок 20 управления, например, в виде компьютера, который включает в себя (микро)процессор. Блок 20 управления управляет выполнением РЧ возбуждения и прикладывания временных градиентных полей. С этой целью компьютерная программа согласно изобретению загружается, например, в блок 20 управления и блок 25 реконструкции.

1. Способ магнитно-резонансной томографии, содержащий:

- последовательность сбора данных эхопланарной томографии (EPI), которая включает в себя дискретизацию k-пространства для магнитно-резонансных сигналов для сбора:

- набора (mltr) ltr-данных, реконструированного из линий в k-пространстве, просканированных вдоль положительного направления обхода в k-пространстве, и

- набора (mrtl) rtl-данных, реконструированного из линий в k-пространстве, просканированных вдоль отрицательного направления обхода в k-пространстве;

- причем магнитно-резонансные сигналы из набора ltr-данных и набора rtl-данных собирают с помощью нескольких РЧ приемных антенн, имеющих профили пространственной чувствительности;

- получение доступа к пространственному распределению фазовых ошибок для набора ltr-данных и для набора rtl-данных;

- формирование матрицы (Sltr) ltr-кодирования из (i) фазового кодирования линий в k-пространстве, просканированных вдоль положительного направления обхода в k-пространстве, (ii) пространственного распределения фазовых ошибок для набора ltr-данных и (iii) профилей пространственной чувствительности катушек;

- формирование матрицы (Srtl) rtl-кодирования из (i) фазового кодирования линий в k-пространстве, просканированных вдоль отрицательного направления обхода в k-пространстве, (ii) пространственного распределения фазовых ошибок для набора rtl-данных и (iii) профилей пространственной чувствительности катушек;

- объединение матрицы ltr-кодирования и матрицы rtl-кодирования в общую матрицу S кодирования;

- реконструкцию диагностического магнитно-резонансного изображения (p) путем решения соотношения кодирования между наборами ltr- и rtl-данных для пиксельных значений (pj(r)) магнитно-резонансного изображения:

, и причем набор ltr-данных и/или набор rtl-данных субдескретизируют в k-пространстве; и

- развернутое ltr-изображение получают из набора ltr-данных в виде решения соотношения кодирования между набором ltr-данных и пиксельными значениями развернутого ltr-изображения:

,

- развернутое rtl-изображение получают из набора rtl-данных в виде решения соотношения кодирования между набором rtl-данных и пиксельными значениями развернутого rtl-изображения:

, и

- субтракционное фазовое изображение формируют из развернутого ltr-изображения и развернутого rtl-изображения и используют субтракционное фазовое изображение в качестве пространственного распределения фазовых ошибок, и причем

- начальное пространственное распределение фазовых ошибок измеряют на этапе калибровки;

- развернутое ltr-изображение с фазовой коррекцией формируют тем, что развернутое ltr-изображение или набор ltr-данных корректируют по начальному пространственному распределению фазовых ошибок;

- развернутое rtl-изображение с фазовой коррекцией формируют тем, что развернутое ltr-изображение или набор rtl-данных корректируют по начальному пространственному распределению фазовых ошибок; и

- субтракционное фазовое изображение формируют из развернутого ltr-изображения с фазовой коррекцией и развернутого rtl-изображения с фазовой коррекцией, и причем ltr-изображение с фазовой коррекцией и rtl-изображение с фазовой коррекцией вырабатывают итерационным образом.

2. Способ магнитно-резонансной томографии по п.1, причем результирующие развернутое ltr-изображение с фазовой коррекцией и развернутое rtl-изображение с фазовой коррекцией используют для получения более точного субтракционного фазового изображения, которое обеспечивает пространственное распределение фазовых ошибок текущей итерации, которое, в частности, в свою очередь, используют в следующей итерации для повторной коррекции фазовых ошибок в развернутом ltr-изображении и развернутом rtl-изображении.

3. Способ магнитно-резонансной томографии по п.1, причем начальное пространственное распределение фазовых ошибок измеряют на этапе калибровки, на котором производят сбор данных EPI, имеющих один набор линий в k-пространстве, каждую из которых сканируют сначала вдоль положительного, а затем вдоль отрицательного направления распространения, и имеющих другой набор линий в k-пространстве, каждую из которых сканируют сначала вдоль отрицательного, а затем вдоль положительного направления распространения.

4. Способ магнитно-резонансной томографии по п.3, причем линию вдоль нулевого фазового кодирования сканируют в k-пространстве сначала вдоль положительного обхода, затем вдоль отрицательного обхода и, наконец, снова вдоль положительного обхода.

5. Носитель информации, содержащий компьютерную программу для управления системой магнитно-резонансного исследования, содержащую инструкции для:

- применения последовательности сбора данных эхопланарной томографии (EPI), которая включает в себя дискретизацию k-пространства для магнитно-резонансных сигналов для сбора:

- набора (mltr) ltr-данных, реконструированного из линий в k-пространстве, просканированных вдоль положительного направления обхода в k-пространстве, и

- набора (mrtl) rtl-данных, реконструированного из линий в k-пространстве, просканированных вдоль отрицательного направления обхода в k-пространстве;

- сбора магнитно-резонансных сигналов из набора ltr-данных и набора rtl-данных с помощью нескольких РЧ приемных антенн, имеющих профили пространственной чувствительности;

- получения доступа к пространственным распределениям фазовых ошибок для набора ltr-данных и для набора rtl-данных;

- формирования матрицы (Sltr) ltr-кодирования из (i) фазового кодирования линий в k-пространстве, просканированных вдоль положительного направления обхода в k-пространстве, (ii) пространственного распределения фазовых ошибок для набора ltr-данных и (iii) профилей пространственной чувствительности катушек;

- формирования матрицы (Srtl) rtl-кодирования из (i) фазового кодирования линий в k-пространстве, просканированных вдоль отрицательного направления обхода в k-пространстве, (ii) пространственного распределения фазовых ошибок для набора rtl-данных и (iii) профилей пространственной чувствительности катушек;

- объединения матрицы ltr-кодирования и матрицы rtl-кодирования в общую матрицу S кодирования;

- реконструкции магнитно-резонансного изображения (p) путем решения соотношения кодирования между наборами ltr- и rtl-данных и пиксельными значениями (pj(r)) магнитно-резонансного изображения:

и

- для субдискретизации набора ltr-данных и/или набора rtl-данных в k-пространстве; и

- для получения развернутого ltr-изображения из набора ltr-данных в качестве решения соотношения кодирования между набором ltr-данных и пиксельными значениями развернутого ltr-изображения:

- для получения развернутого rtl-изображения, которое получается из набора rtl-данных в качестве решения соотношения кодирования между набором rtl-данных и пиксельными значениями развернутого rtl-изображения: и

- для формирования субтракционного фазового изображения из развернутого ltr-изображения и развернутого rtl-изображения и использования субтракционного фазового изображения в качестве пространственного распределения фазовых ошибок; и

- для измерения начального пространственного распределения фазовых ошибок на этапе калибровки,

- для формирования развернутого ltr-изображения с фазовой коррекцией с тем, чтобы развернутое ltr-изображение или набор ltr-данных корректировались с учетом начального пространственного распределения фазовых ошибок;

- для формирования развернутого rtl-изображения с фазовой коррекцией с тем, чтобы развернутое ltr-изображение или набор rtl-данных корректировались с учетом начального пространственного распределения фазовых ошибок; и

- для формирования субтракционного фазового изображения из развернутого ltr-изображения с фазовой коррекцией и развернутого rtl-изображения с фазовой коррекцией, в котором ltr-изображение с фазовой коррекцией и rtl-изображения с фазовой коррекцией вырабатываются итерационным образом.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к обработке медицинских изображений, в частности к способам, устройствам и системам для реконструкции магнитно-резонансных (МР) изображений целевых объектов из недосемплированных данных.

Использование: для магнитно-резонансного формирования изображения. Сущность изобретения заключается в том, что система формирования изображений включает в себя множество катушечных канальных приемников и один или более процессоров или модулей.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам формирования магнитно-резонансного изображения. Способ формирования магнитно-резонансного (MR) изображения содержит этапы, на которых получают первый набор сигнальных данных, ограниченный центральным участком k-пространства, в котором магнитный резонанс возбуждается посредством RF-импульсов, имеющих угол отклонения α1, получают второй набор сигнальных данных, ограниченный центральным участком k-пространства, и RF-импульсы имеют угол отклонения α2, получают третий набор сигнальных данных из периферийного участка k-пространства, и RF-импульсы имеют угол отклонения α3, углы отклонения соотносятся как α1>α3>α2, реконструируют первое MR-изображение из комбинации первого набора сигнальных данных и третьего набора сигнальных данных, реконструируют второе MR-изображение из комбинации второго набора сигнальных данных и третьего набора сигнальных данных.

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой улучшенный способ эмуляции виртуальных катушек для использования в магнитно-резонансной томографии, улучшенную систему эмуляции и улучшенную систему магнитно-резонансной томографии.

Изобретение относится к области магниторезонансной (MR) визуализации. Сущность изобретения заключается в том, что структура RF катушек представляет собой резонатор типа «птичьей клетки», содержащий множество звеньев, расположенных параллельно продольной оси тела пациента, причем резонатор типа «птичьей клетки» содержит два или более порта RF-привода, соединенных с различными звеньями, причем RF сигналы подают через два или более порта RF-привода к двум или более звеньям, размещенным асимметричным образом относительно горизонтальной и/или вертикальной оси сечения участка тела.

Использование: для МР визуализации по меньшей мере части тела пациента. Сущность изобретения заключается в том, что воздействуют на часть тела последовательностью визуализации, содержащей по меньшей мере один РЧ импульс, причем РЧ импульс передают в направлении части тела через узел РЧ-катушки, в который РЧ сигналы передают посредством двух или более усилителей РЧ мощности, причем усилители РЧ мощности приводят в действие поочередно во время последовательности визуализации в форме временного мультиплексирования, причем последовательность визуализации требует коэффициента РЧ заполнения и/или длительности РЧ импульса, превосходящих спецификацию по меньшей мере одного из усилителей РЧ мощности; получают МР сигналы от части тела и восстанавливают МР-изображение из полученных МР сигналов.

Использование: для магнитно-резонансной параллельной визуализации. Сущность изобретения заключается в том, что получают набор данных магнитно-резонансной частично параллельной визуализации (MR-PPI) с неполной выборкой с применением множества радиочастотных приемных катушек; и реконструируют набор данных MR-PPI с неполной выборкой для создания реконструированного магнитно-резонансного (MP) изображения, причем реконструирование включает в себя этапы, на которых: (i) применяют оператор обобщенного частично параллельного сбора данных с автокалибровкой (GRAPPA) или прямой свертки, чтобы восполнить по меньшей мере некоторые недостающие данные набора данных MR-PPI с неполной выборкой таким образом, чтобы сформировать увеличенный набор данных, содержащий набор данных MR-PPI с неполной выборкой и недостающие данные, восполненные посредством операции (i), и (ii) применяют алгоритм, отличный от оператора GRAPPA и отличный от прямой свертки, чтобы реконструировать увеличенный набор данных, или чтобы реконструировать набор данных MR-PPI с неполной выборкой с применением увеличенного набора данных в качестве набора инициализационных данных для итеративного алгоритма реконструкции.

Группа изобретений относится к медицине. При осуществлении способа подвергают импульсными последовательностями часть тела пациента, помещенного в исследуемый объем МР-устройства.

Изобретение относится к способу выбора набора катушечных элементов из множества физических катушечных элементов, содержащихся в комплекте катушек, для выполнения магнитно-резонансного сканирования интересуемой области для визуализации.

Использование: для магнитно-резонансной томографии. Сущность изобретения заключается в том, что в последовательности сбора данных EPI для магнитно-резонансных сигналов k-пространство сканируют вдоль наборов линий в k-пространстве вдоль противоположных направлений распространения, например, нечетных и четных линий в k-пространстве. Фазовые ошибки, которые возникают из-за противоположных направлений распространения, корректируют при параллельной реконструкции изображения типа SENSE. Распределение фазовых ошибок в пространстве изображений можно первоначально оценить, вычислить из разности фаз между изображениями, реконструированными из магнитно-резонансных сигналов, полученных из соответствующих наборов линий в k-пространстве или из более ранней динамики. Технический результат: обеспечение возможности реализации способа магнитно-резонансной томографии со сбором данных EPI с коррекцией посторонних эхосигналов, которая требует менее громоздких вычислений. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх