具有偏共振伪影校正的螺旋MR成像制造技术

本发明专利技术涉及一种对被定位在MR设备(1)的检查体积中的对象(10)进行MR成像的方法。本发明专利技术的目的是即使在强B0不均匀性的情况下也能实现高效且高质量的非笛卡尔MR成像。根据本发明专利技术，所述方法包括：使所述对象经受成像序列，所述成像序列包括至少一个RF激励脉冲和经调制的磁场梯度；沿着至少一条非笛卡尔k空间轨迹采集MR信号；根据所采集的MR信号来重建MR图像；并且使用深度学习网络来检测所述MR图像中由于B0不均匀性引发的k空间采样不足而引起的一个或多个差采样伪影。此外，本发明专利技术涉及一种MR设备(1)和一种计算机程序。MR设备(1)和一种计算机程序。MR设备(1)和一种计算机程序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有偏共振伪影校正的螺旋MR成像


[0001]本专利技术涉及磁共振(MR)成像领域。本专利技术涉及对对象的MR成像方法。本专利技术还涉及MR设备和要在MR设备上运行的计算机程序。

技术介绍

[0002]如今，利用磁场与核自旋之间的相互作用来形成二维或三维图像的图像形成MR方法已经得到广泛使用，特别是在医学诊断领域中，因为它们与其他成像方法相比对于软组织成像在许多方面都具有优越性，它们不需要电离辐射并且通常是无创的。
[0003]通常，根据MR方法，将对象(例如，要被检查的患者的身体)布置在强且均匀的磁场(B0)中，该磁场的方向同时定义了测量所基于的坐标系的轴(通常为z轴)。磁场针对个体核自旋产生取决于磁场强度的不同能级，该磁场强度能够通过施加定义频率(所谓的拉莫尔频率或MR频率)的电磁交变场(RF场)而被激励(自旋共振)。从宏观的角度看，个体核自旋的分布会产生整体磁化，能够通过施加适当频率的电磁脉冲(RF脉冲)使该整体磁化偏离平衡状态，使得该磁化绕z轴进行进动运动。进动运动描述了圆锥的表面，其锥角被称为翻转角。翻转角的幅值取决于所施加的电磁脉冲的强度和持续时间。在所谓的90
°
脉冲的情况下，该自旋从z轴偏转到横向平面(翻转角90
°
)。
[0004]在RF脉冲终止之后，该磁化弛豫回原始的平衡状态，在该状态下，以第一时间常数T1(自旋晶格或纵向弛豫时间)再次建立z方向上的磁化，并且在垂直于z方向的方向上的磁化以第二时间常数T2(自旋
‑
自旋或横向弛豫时间)弛豫。能够借助于接收RF线圈来检测磁化的变化，该接收RF线圈以在垂直于z轴的方向上测量磁化变化的方式被布置和定向在MR设备的检查空间内。在施加了例如90
°
脉冲之后，横向磁化的衰减伴随有(由局部磁场不均匀性引起的)(从具有相同相位的有序状态到所有相位角均匀分布的(失相)状态的)核自旋的转变。能够例如借助于重新聚焦脉冲(例如，180
°
脉冲)来补偿失相。这会在接收线圈中产生回波信号(自旋回波)。
[0005]为了在体内实现空间分辨率，将沿着三个主轴延伸的恒定磁场梯度叠加在均匀磁场上，从而使得自旋共振频率具有线性空间依赖性。然后，在接收线圈中拾取的信号包含不同频率的分量，这些分量能够与体内的不同位置相关联。经由接收线圈获得的信号数据对应于被称为k空间的空间频域。k空间数据通常包括以不同相位编码采集的多条线。通过收集大量样本将每条线数字化。借助于图像重建算法将k空间数据集转换为MR图像。
[0006]由于B0不均匀性和组织引发的磁化率变化而产生的偏共振效应是MR图像中非常常见的伪影的主要来源。Th.Kuestner等人在ISMRM
‑
2018(摘要430)的ISMRM
‑
2019摘要“Simultaneous detection and identification of MR artefact types in whole body imaging”中提到了对在利用T1加权或T2加权的FSE序列采集的磁共振图像中的源自运动或场不均匀性的伪影的基于CNN的检测。利用沿着笛卡尔k空间轨迹进行的MR信号采集，众所周知，B0的不均匀性会导致几何失真，而几何失真通常不会对图像质量产生很大影响。然而，对于非笛卡尔k空间轨迹(如在螺旋成像中)，偏共振通常表现为使理想图像模糊，这会
严重影响图像的诊断有效性。B0不均匀性引起的伪影的程度与主磁场强度成比例。
[0007]螺旋成像是一种快速MR成像技术，它得益于有效的k空间覆盖和对流动伪影的低灵敏度。然而，当使用长采集间隔时(例如在单次击发螺旋成像中)，它特别容易受到B0不均匀性的影响。这样的长采集间隔结合并行成像技术对于获得尽可能高的空间分辨率至关重要。这在功能性MR成像(fMRI)和扩散加权成像(DWI)中对于减轻生理和患者运动的问题是有意义的。
[0008]在本领域中已知用于螺旋MR成像的去模糊方法。例如，已知采集B0图并且基于B0图来针对B0不均匀性效应校正MR信号数据(参见例如Ahunbay等人的“Rapid method for de
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blurring spiral MR images”(Magn.Reson.Med.2000，第44卷，第491
‑
494页)；Sutton等人的“Fast,iterative image reconstruction for MRI in the presence of field inhomogeneities”(IEEE Trans.Med.Imaging.2003，第22卷，第178
‑
188页)；Nayak等人的“Efficient off
‑
resonance correction for spiral imaging”(Magn.Reson.Med.2001，第45卷，第521
‑
524页)。
[0009]然而，即使在应用了上述类型的去模糊方法之后，伪影也经常遗留在非常强的磁化率引发的磁场梯度的图像区域中。在螺旋k空间轨迹的情况下，这样的伪影在重建且去模糊的MR图像中表现为特征性环形伪影，并且能够重叠或覆盖感兴趣的解剖细节。出现这样的遗留伪影的原因是：在强(通常是磁化率引发的)局部磁场梯度的情况下，螺旋k空间轨迹的形状在对应的大程度上偏离了针对相应体素的理论螺旋形状。在图4的二维k空间曲线中图示了这种情况。图4a示出了“理想的”螺旋k空间轨迹，这是通过在存在完全均匀的主磁场B0的情况下在k
x
方向和k
y
方向上施加正弦调制的磁场梯度而获得的。然而，在图4b中，B0是不均匀的，在x方向上具有强梯度，使得对应的体素位置“看到”显著偏离理想螺旋形状的偏斜k空间轨迹。这种效应的后果是k空间采样不足并且在k空间的一些部分中违反了奈奎斯特准则。在图4b中，从k空间的重要部分采样的信号数据不足。这些效应能够导致由于在强局部偏共振位置处的局部梯度引发的k空间采样不足而引起的不期望的遗留伪影(以下被称为差采样伪影)，这种差采样伪影无法被容易地校正。

技术实现思路

[0010]从上述内容很容易意识到，需要改进的MR成像技术。本专利技术的目的是解决上述限制并且即使在强B0不均匀性/强B0梯度的情况下也能实现高效且高质量的非笛卡尔MR成像。
[0011]根据本专利技术，公开了一种对被定位在MR设备的检查体积中的对象进行MR成像的方法。所述方法包括以下步骤：
[0012]使所述对象经受成像序列，所述成像序列包括至少一个RF激励脉冲和经调制的磁场梯度；
[0013]沿着至少一条非笛卡尔k空间轨迹采集MR信号；
[0014]根据所采集的MR信号来重建MR图像；并且
[0015]使用深度学习网络来检测由于B0不均匀性引发的k空间采样不足而引起的一个或多个差采样伪影。
[0016]本专利技术的要点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种对被定位在MR设备(1)的检查体积中的对象(10)进行MR成像的方法，所述方法包括：使所述对象(10)经受成像序列，所述成像序列包括至少一个RF激励脉冲和经调制的磁场梯度；沿着至少一条非笛卡尔k空间轨迹采集MR信号；根据所采集的MR信号来重建MR图像；并且使用深度学习网络来检测所述MR图像中由于不均匀性引发的k空间采样不足而引起的一个或多个差采样伪影。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述非笛卡尔k空间轨迹是螺旋k空间轨迹。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在检测遗留的差采样伪影的步骤之前，所重建的MR图像基于B0图而被去模糊。4.根据权利要求1
‑
3中的任一项所述的方法，其中，所述深度学习网络被训练为根据所述MR图像来导出伪影图，所述伪影图是仅至少一个检测到的差采样伪影的图画表现。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述深度学习网络是利用以下各项来训练的：在所述深度学习网络的输出处的一组建模的伪影图；以及在所述深度学习网络的输入处的训练MR图像与相应的建模的伪影图的叠加物。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述建模的伪影图包括针对所使用的成像序列计算的单体素或多体素偏共振的点扩散函数。7.根据权利要求4
‑
6中的任一项所述的方法，其中，检测到的差采样伪影是基于由所述深度学习网络根据所重建的MR图像导出的所述伪影图来校正的。8.根据权利要求1
‑
7中的任一项所述的方法，其中，检测一个或多个差采样伪影限于预定...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：