磁共振指纹方法技术

本发明专利技术涉及用于改进地确定检查对象的局部参数值的磁共振指纹方法。实施方式例如涉及：指纹字典中的具有不同分辨率的值域；切换补偿梯度，以便将读出梯度的零阶矩引导至零的值；为在记录磁共振指纹数据时使用的读出轨迹求取修正项；在激励自旋以记录磁共振指纹数据之前切换梯度，用于抵消检查对象中的自旋的磁化；在记录磁共振指纹数据期间使用带有零值的翻转角；信号比较，其中仅比较待比较的信号变化曲线的信号的实值分量；在求取比较信号变化曲线时考虑B1数据；在数据重建时使用阈值；在数据重建时使用快速组匹配方法；或者在记录磁共振指纹数据时优化读出轨迹的序列。共振指纹数据时优化读出轨迹的序列。共振指纹数据时优化读出轨迹的序列。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁共振指纹方法


[0001]本专利技术涉及一种用于改进地确定检查对象的局部参数值的磁共振指纹方法。

技术介绍

[0002]磁共振技术(下文中缩写MR代表磁共振)是公知的技术，借助所述技术，可以产生检查对象的内部的图像。简而言之，为此，检查对象在磁共振设施中定位在场强为0.2特斯拉至7特斯拉和更大的相对强的静态的、均匀的基本磁场、也称为B0场中，使得所述检查对象的核自旋沿着基本磁场定向。为了触发核自旋共振，将射频激励脉冲(RF脉冲)入射到检查对象中，测量所触发的核自旋共振作为所谓的k空间数据并且基于所述k空间数据来重建MR图像或求取光谱学数据。为了对测量数据进行位置编码，将快速切换的磁梯度场与基本磁场交叠，所述磁梯度场规定在k空间中沿其读出测量数据的轨迹。所记下的测量数据被数字化并且作为复数值存储在k空间矩阵中。从用值占据的k空间矩阵中，例如可以借助于多维傅里叶变换重建所属的MR图像。待入射的RF脉冲、待切换的梯度和读出过程的为此使用的以特定方式和方法排列的顺序称为序列。例如在三个可能的梯度方向上切换的(具有不等于零的幅值的)梯度场简称为“梯度”，所述梯度场尤其用于位置编码或信号操作。
[0003]不同的序列类型是已知的，所述序列类型对描述在所检查的检查对象中包含的物质的参数(例如纵向的纵向弛豫T1、横向弛豫T2和质子密度)具有不同的敏感度。从以特定序列类型记录的测量数据中重建的MR图像对应于所使用的序列类型的灵敏度示出检查对象的加权的成像。
[0004]借助于磁共振设施的磁共振成像可以用于，确定处于检查对象中的物质的存在和/或分布。在此，所述物质例如可以是检查对象的可能的病理组织、造影剂、标记物质或代谢产物。
[0005]在此，能够以多种方式从所记录的测量数据中获得关于存在的物质的信息。例如，相对简单的信息源是从测量数据中重建的图像数据。然而，也存在更复杂的方法，所述方法例如从根据逐渐测量的测量数据集中重建的图像数据的像点
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时间系列中求取关于所检查的检查对象的信息。
[0006]借助于定量MR成像技术，可以确定所测量的对象的绝对特性，例如人的组织特定的T1和T2弛豫。与此相反，在临床常规中通常使用的传统的序列仅产生不同组织类型的相对信号强度(所谓的权重)，使得诊断解释很大程度上经受放射科医生的主观评估。因此，定量技术提供客观可比性的明显优点，但是由于长的测量时间，目前很少在常规中使用。
[0007]较新的定量测量方法、如磁共振指纹方法(MRF方法)可以将所提及的长的测量时间的缺点减少至可接受的程度。在MRF方法中，以不同的记录参数在时间上依次地记录测量数据。从时间上依次记录的测量数据中重建一系列图像数据。一系列图像数据的像点中的各一个像点的信号变化曲线被认为是像点
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时间系列。在此，可以对于图像数据中的所有像点或至少对于感兴趣的像点检查信号变化曲线。像点
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时间系列的这种信号变化曲线在此通常被称为检查对象的在相应的像点中示出的位置的“指纹”(英文“fingerprint”)。可以
使用这种信号变化曲线，以便确定检查对象的在测量期间在通过像点示出的位置中存在的参数。
[0008]为此，所述信号变化曲线借助于模式识别方法(“pattern recognition”)与对于特定物质表征性的信号变化曲线的先前求取的数据库的信号变化曲线(所谓的“字典”)进行比较。因此，可以在所成像的检查对象中求取在从测量数据中重建的图像数据中表示的物质或组织特定的参数的空间分布(如例如横向弛豫T2、有效横向弛豫T2*或纵向弛豫T1；所谓的T2、T2*和T1地图)。在此，在这种字典中包含的信号变化曲线可以是所测量的信号变化曲线，所述信号变化曲线的参数值是已知的，或者所述信号变化曲线可以通过模拟来创建。
[0009]因此，所述方法的原理是，将在检查对象处测量的信号变化曲线与多个预先已知的信号变化曲线进行比较。在此可以为字典求取用于由T1和T2弛豫时间以及其他参数构成的不同的组合的信号变化曲线。提及用于每个待确定的参数的字典的各一个“维度”，在所述维度中包括相应的参数的不同的参数值，以便提供不同的比较值。然后尤其确定图像中的像点(像素/体素)的参数值、例如T1和T2时间，其方式为，将所测量的信号变化曲线与模拟的信号变化曲线中的所有信号变化曲线或一部分信号变化曲线进行比较。所述过程被称为“匹配”。字典中的与所测量的信号变化曲线最相似的信号变化曲线在已知的MRF方法中决定相应的像点的参数的值、例如弛豫参数T1和T2。参数值的这种确定结合MRF技术也被称为重建或重建过程。
[0010]对于MRF方法，基本上可以使用结合用于k空间采样的任何方法(例如笛卡尔、螺旋形、径向)的每个回波技术(尤其自旋回波(SE)技术和梯度回波(GRE)技术)。
[0011]例如在Ma等人的文章“Magnetic Resonance Fingerprinting”，Nature,495：第187
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192页(2013)中描述了在所使用的字典中考虑组织特定的参数T1和T2并且在所测量的像点
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时间系列中确定的MRF方法。在那里结合螺旋形的k空间采样使用基于TrueFISP(“true fast imaging with steady
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state free precession，具有稳态自由进动的真正快速成像”)的序列。
[0012]在Jiang等人的文章“MR Fingerprinting Using Fast Imaging with Steady State Precession(FISP)with Spiral Readout”，Magnetic Resonance in Medicine 74：第1621
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1631页，2015中描述了另一MRF实现方案。在那里结合螺旋采样使用FISP序列(“Fast Imaging with Steady State Precession，具有稳态进动的快速成像”)：在用于有针对性地干扰自旋的平衡状态的绝热的180
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RF反转脉冲之后，施加具有伪随机翻转角的一系列RF激励脉冲，并且以各个螺旋形的k空间轨迹读出分别在RF激励脉冲中的一个RF激励脉冲之后产生的每个回波。使用n个RF激励脉冲，所述RF激励脉冲同样产生多个回波。从每个回波的沿着相应的k空间轨迹记录的测量数据中重建单个图像。从n个单个图像中对每个像点提取信号变化曲线，将所述信号变化曲线与模拟的变化曲线进行比较。在此，n个RF激励脉冲的两个连续的RF激励脉冲之间的时间间隔TR同样可以改变、例如伪随机改变。
[0013]其他MRF方法例如在Cauley S等人的文章“Fast group matching for MR fingerprinting reconstruction”，Magnetic Resonance in Medicine74:523
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于借助于磁共振指纹(MRF)技术来确定MR设施中的检查对象的检查体积的像点中的参数值(P)的方法，所述方法包括如下步骤：
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加载数量为N的比较信号变化曲线(D)，所述比较信号变化曲线分别与待确定的参数的所预设的值相关联，其中所述比较信号变化曲线(D)是利用预先确定的记录参数求取的比较信号变化曲线(D)，并且其中所述记录参数包括：信号测量的数量，记录参数，所述记录参数表征待应用于相应的信号测量的RF脉冲(例如所述RF脉冲的翻转角)，以及重复时间，所述重复时间说明彼此跟随的信号测量的激励之间的相应的时间间隔，
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借助于MRF记录方法来检测所述检查对象的至少一个像点
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时间系列(BZS)，使得所检测的像点
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时间系列(BZS)能够与所加载的比较信号变化曲线进行比较，
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将所检测的像点
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时间系列(BZS)的相应的信号变化曲线的至少一个部段与所加载的比较信号变化曲线(D)的对应的部段进行信号比较，以求取所检测的像点
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时间系列(BZS)与相应的比较信号变化曲线(D)的相似性值(V)，
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基于所确定的n个最相似的比较信号变化曲线(d)来确定所述待确定的参数的值(P)，其中n是预设的自然数，
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存储和/或输出所述待确定的参数的为相应的像点确定的值(P)。2.根据权利要求1所述的方法，其中利用模拟记录参数来检测所述像点
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时间系列，所述模拟记录参数在求取所述比较信号变化曲线(D)时使用。3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中在求取所述比较信号变化曲线(D)时使用的所述记录参数包括回波时间，在激励之后等待所述回波时间直至记录信号。4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述待确定的参数中的至少一个待确定的参数的与所加载的比较信号变化曲线(D)相关联的值处于总值域中，并且根据在所述检查对象中推测的物质的相应的待确定的参数的值来选择。5.根据权利要求4所述的方法，其中为所加载的比较信号变化曲线选择的值包括大于和/或小于所述推测的物质的值的值。6.根据权利要求4或5中任一项所述的方法，其中所述总值域划分成至少两个值域部段，并且在所述值域部段中的至少两个值域部段中存在不同的分辨率的值。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述值至少在所述总值域的一个值域部段中线性地存在，即在两个所选择的值之间具有恒定的步长。8.根据权利要求7所述的方法，其中在具有较小值的值域部段中存在的步长小于在具有较大值的值域部段中的步长。9.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，
其中至少在所述总值域的一个值域部段中根据对数分辨率来选择所述值。10.根据权利要求4至9中任一项所述的方法，其中在所述总值域的对于待检查的问题特别重要的值域部段中选择的值的分辨率高于在所述总值域的其他值域部段中选择的值的分辨率。11.根据权利要求4至10中任一项所述的方法，其中将所述总值域的具有大于阈值的分辨率的至少一个值域部段保持得尽可能小。12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中在加载所述比较信号变化曲线时，能够从一组至少两个不同的比较信号变化曲线集中进行选择。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述不同的比较信号变化曲线集的不同之处在于一组值中的至少一个值，所述一组值包括：每个比较信号变化曲线的信号测量的数量，在彼此跟随的测量中用于创建像点
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时间系列的翻转角的变化曲线，在彼此跟随的测量中用于创建像点
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时间系列的重复时间的变化曲线，在彼此跟随的测量中用于创建像点
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时间系列的回波时间的变化曲线，以及对至少一个待确定的参数的敏感度。14.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中为所有测量信号预设固定的回波时间作为记录参数。15.根据权利要求14所述的方法，其中将所述回波时间选择得尽可能小。16.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中在检测像点
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时间系列之前自动地遵循等待时间，在所述等待时间中，所述检查对象中的自旋能够弛豫。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述等待时间足够长，以便使所述自旋以足够的程度弛豫。18.根据权利要求16或17中任一项所述的方法，其中根据在所述检查对象中存在的所述自旋的弛豫特性来选择所述等待时间。19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其中将所述等待时间选择得尽可能短。20.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中在激励自旋以记录用于创建所述像点
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时间系列的测量数据之前，切换抵消梯度，所述抵消梯度抵消所述检查对象中的所述自旋的可能存在的磁化。21.根据权利要求20所述的方法，其中在记录用于创建所创建的像点
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时间序列的测量数据之后，切换抵消梯度。22.根据权利要求20或21中任一项所述的方法，其中在借助于至少一个RF激励脉冲激励所述自旋以记录用于创建所述像点
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时间系列的测量数据期间，切换切片选择梯度，以在所述检查对象中选择待激励的切片，并且在相同的梯度方向上切换所述抵消梯度和所述切片选择梯度。23.根据权利要求22所述的方法，其中所述切片选择梯度和所述抵消梯度切换成，使得所述切片选择梯度和所述抵消梯
度交叠。24.根据权利要求22或23中任一项所述的方法，其中抵消梯度至切片选择梯度的幅值的变化曲线尽可能不具有跳跃。25.根据权利要求22至24中任一项所述的方法，其中抵消梯度的下降(斜降)所占用的(下降)时间设计成，使得所述(下降)时间等于所属的切片选择梯度的上升所占用的(上升)时间。26.根据权利要求20至25中任一项所述的方法，其中所述抵消梯度所占用的时间是尽可能小的。27.根据权利要求20至26中任一项所述的方法，其中抵消梯度至其随后的切片选择梯度的过渡部设计得尽可能平缓。28.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中在读出用于创建所述像点
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时间系列的信号期间，在至少一个读出梯度方向上切换读出梯度，所述读出梯度用于对所读出的信号进行位置编码。29.根据权利要求28所述的方法，其中在所述信号的读出结束之后，在所述至少一个读出梯度方向上切换补偿梯度，所述补偿梯度将所述读出梯度的零阶矩引导至为零的值。30.根据权利要求29所述的方法，其中直接紧接读出过程之后切换所述补偿梯度。31.根据权利要求29或30中任一项所述的方法，其中补偿梯度紧接于之前的读出梯度之后，使得所述补偿梯度的开始幅值等于所述读出梯度的在读出过程结束时存在的幅值的结束幅值。32.根据权利要求30或31中任一项所述的方法，其中将读出梯度与随后的补偿梯度之间的过渡部设计得尽可能平缓。33.根据权利要求29至32中任一项所述的方法，其中所述补偿梯度的开始幅值不等于零。34.根据权利要求29至33中任一项所述的方法，其中所述补偿梯度切换成，使得所述补偿梯度的持续时间尽可能小。35.根据权利要求29至34中任一项所述的方法，其中所述补偿梯度切换成，使得所述梯度系统通过所述补偿梯度引起的负载尽可能小。36.根据权利要求29至35中任一项所述的方法，其中在至少两个读出梯度方向上切换所述读出梯度，并且所述补偿梯度在所述读出梯度方向中的一个读出梯度方向上的变化曲线根据所述补偿梯度在另一读出梯度方向上的变化曲线来设计。37.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中优化用于检测所述像点
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时间系列的读出轨迹的顺序，所述顺序规定：沿着哪个读出轨迹在彼此跟随的测量中为像点
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时间系列记录测量数据。38.根据权利要求38所述的方法，其中所述顺序规定成，使得在从在检测所述像点
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时间系列的范围内记录的测量数据
中重建的图像数据中包含的伪影对所述参数值的确定的结果尽可能不具有影响。39.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中利用固定数量的不同的读出轨迹来检测所述像点
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时间系列。40.根据权利要求37至39中任一项所述的方法，其中在彼此跟随的信号测量中的不同的读出轨迹不以能够被称为例如关于旋转角或位移相继的序列应用。41.根据权利要求37至40中任一项所述的方法，其中不同的读出轨迹能够以相继的顺序设置，从所述顺序开始通过逐步应用以所预设的(不等于一的)步长确定待应用于彼此跟随的信号测量的顺序。42.根据权利要求37至41中任一项所述的方法，其中利用48个螺旋形的“双密度”读出轨迹来检测所述像点
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时间系列，所述读出轨迹通过分别以7.5
°
的逐渐旋转彼此不同，并且在彼此跟随的信号测量中，所使用的螺旋形的读出轨迹分别以82.5
°
旋转。43.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中利用螺旋形的读出轨迹来检测所述像点
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时间系列。44.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中将固定数量的不同的读出轨迹用于在检测所述像点
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时间系列的范围内的信号测量。45.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中应用用于修正延迟的延迟修正，所述延迟修正对所使用的读出轨迹进行修正。46.根据权利要求45所述的方法，其中为对于所述读出轨迹待切换的梯度分别求取和存储延迟修正项。47.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中应用用于修正失真的失真修正，所述失真修正对所使用的读出轨迹进行修正。48.根据权利要求45所述的方法，其中为对于所述读出轨迹待切换的梯度分别求取和存储失真修正项。49.根据权利要求45至48中任一项所述的方法，其中为求取所述修正确定归因于不均匀性的相位和归因于麦克斯韦场的相位。50.根据权利要求45至49中任一项所述的方法，其中为求取所述修正彼此分开地确定各向异性修正项和涡流修正项。51.根据权利要求45至50中任一项所述的方法，其中在k中计算修正项。52.根据权利要求45至51中任一项所述的方法，其中为所述读出轨迹和所属的所述读出梯度以及可能所属的所述RF激励脉冲计算和存储修正项。53.根据权利要求37至52中任一项所述的方法，其中所使用的读出轨迹能够处于k空间中的任意平面中。54.根据权利要求37至53中任一项所述的方法，其中所述MRF方法的用户预设如下读出参数中的至少一个读出参数：视场，从所述视场
中进行读出；所读出的数据的分辨率；以及所述读出轨迹所处的平面，尤其也针对螺旋形的读出轨迹。55.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中在求取所述比较信号变化曲线时应用的记录参数预设用于待应用于相应的信号测量的RF脉冲的翻转角，其中所述比较信号变化曲线的至少一个信号测量为作为记录参数的所述翻转角预设值零。56.根据权利要求55所述的方法，其中对于所述比较信号变化曲线的一系列至少两个彼此跟随的信号测量，为所述记录参数预设值为零的翻转角。57.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述信号比较中，为所述信号比较区分所检测的像点
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时间系列的如下至少一个信号值：所述至少一个信号值与所加载的比较信号变化曲线的具有带有值零的翻转角作为相关联的记录参数的信号测量相对应。58.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述信号比较中，为所述信号比较区分所检测的像点
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时间系...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡，
申请(专利权)人：西门子医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：