获取至少两个切片的MR图像数据集的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于通过同时多切片激发来获取至少两个切片(S1，S2)的磁共振(MR)图像数据集的方法。该方法包括：a)使用多频带射频(RF)激发脉冲执行MR成像序列以在至少两个重复(Rep1，Rep2)中同时激发至少两个切片(S1，S2)，其中所述重复根据相位调制方案执行，其中同时激发的切片中的每一个被分配相位，并且同时激发的切片中的至少一个的相位从一个重复到下一个重复变化，由此在每个重复中获取折叠图像(C1，C2)的MR数据集；b)在至少两个折叠图像(C1，C2)之间执行空间配准(16)；c)对折叠图像(C1，C2)的至少一个MR数据集进行运动校正(18)；和d)从折叠图像的校正后的MR数据集中重建(20)至少两个切片的MR图像。建(20)至少两个切片的MR图像。建(20)至少两个切片的MR图像。

【技术实现步骤摘要】
获取至少两个切片的MR图像数据集的方法


[0001]本专利技术涉及一种通过同时多切片激发来获取至少两个切片的磁共振(MR)图像数据集的方法，磁共振设备和非暂时性计算机可读数据存储介质。

技术介绍

[0002]磁共振成像(MRI)是现代医学和生物学中的一种重要成像方式。但是，它的主要缺点是对信号进行空间编码需要较长的扫描时间，以及相对较低的信噪比，尤其是对于工作在<1T，例如0.5T的低场系统而言。Hadamard编码的同时多切片(SMS)成像由Souza等人提出(Souza SP，Szumowski J.：“SIMA:Simultaneous multislice acquisition of MR images by Hadamard-encoded excitation”J.Comput.Assist.Tomogr.12(6):1026-1030(1988))，并且目前正在经历低场MRI系统的复兴。SMS成像通常需要同时对两个或更多个切片进行切片选择激发，这可以通过多频带射频(RF)激发脉冲来实现。可以通过信号的相位操作来解散来自两个或更多个切片的叠加信号，当使用诸如Hadamard编码之类的调相方案时，必须将成像序列重复N次以便从N个切片中解散信号，但每个激发的切片具有不同的相位图案。如下所述，这种加/减法的使用使得成像方法容易受到运动的影响，因为每个切片的信号是从几次重复中获得的。但是，与最近引入的基于切片GRAPPA的同时多切片成像方法(Setsompop K.，Gagoski B.A.等：“Blipped-Controlled Aliasing in Parallel Imaging for Simultaneous Multislice Echo Planar Imaging with Reduced g-factor Penalty”Magnetic Resonance in Medicine 67:1210-1224(2012))相比，可以使用单通道RF线圈进行Hadamard编码的SMS成像，而切片-GRAPPA方法则利用了多通道RF线圈中各个线圈的不同灵敏度曲线。
[0003]因此，本专利技术的目的是提供一种多切片成像方法，即使在低场MRI系统中并且在困难的成像条件下，该成像方法也是鲁棒的并且提供改善的图像质量。

技术实现思路

[0004]通过根据权利要求1的通过同时多切片激发来获取至少两个切片的MR图像数据集的方法来实现该目的和其他目的。该方法包括以下步骤：
[0005]a)使用多频带射频(RF)激发脉冲执行MR成像序列以同时激发至少两个切片，其中MR成像序列包括至少两个重复，其中所述重复根据相位调制方案执行，其中在每个重复中同时激发的切片中的每一个被分配相位，并且同时激发的切片中的至少一个的相位从一个重复到下一个重复变化，由此在每个重复中获取折叠图像的MR数据集；
[0006]b)在至少两个折叠图像之间执行空间配准，从而获得平移和/或旋转校正参数；
[0007]c)基于校正参数对折叠图像的至少一个MR数据集进行运动校正，从而获得校正后的MR数据集；和
[0008]d)从折叠图像的校正后的MR数据集中重建至少两个切片的MR图像。
[0009]本专利技术还涉及适于执行该方法的MR设备，以及用编程指令编码的计算机可读数据
存储介质。关于该方法描述的任何特征也适用于MR设备和数据存储介质，反之亦然。
[0010]本专利技术提出将运动校正合并到同时多切片(SMS)成像方法中。这样的SMS成像依赖于MR成像序列的重复执行，使用多频带RF激发脉冲来同时激发至少两个切片。根据相位调制方案执行重复，其中在每个重复中同时激发的切片中的每一个被分配相位，并且至少一个切片的相位从一个重复到下一个重复变化。在每个重复中，获取包括来自两个或更多个切片的叠加信号的MR数据集，其中(在图像空间或k空间中)相应的MR数据集被称为“折叠图像”，因为来自两个或更多个的切片的图像数据彼此重叠。在对各个切片的MR图像进行SMS重建的过程中，使用例如并行获取重建技术，也称为切片多路复用，将来自各个切片的信号与折叠图像的运动校正MR数据集彼此分离。
[0011]本专利技术的想法是在SMS重建之前，在每个所需的重复之间执行折叠切片的空间配准。该方法示出为用于两个重复和两个同时获取的切片，但是显然也适用于三个或更多重复/切片。尽管该方法也适用于重叠的切片，但是同时激发的两个或更多个切片优选不重叠。成像方法可以包括方法步骤a至d的多次迭代，优选地具有另外同时激发的切片，以便覆盖要成像的全部体积。
[0012]多频带RF脉冲是用于同时激发或以其他方式操纵(例如，以重新聚焦或饱和)两个或更多个切片的任何脉冲。这样的多频带RF脉冲可以是各个RF脉冲的复用(叠加)，其将被用于单独地操纵单个切片。为了能够分离从各个切片获得的信号，将相位分配给每个同时激发的切片。可以例如通过操纵所使用的多频带RF激发脉冲的相位，尤其是构成它们的各个RF脉冲的相位来分配相位，或者通过要切换的附加梯度来分配相位。在优选实施例中，在每个重复中使用的多频带RF脉冲根据相位调制方案从这样的各个RF脉冲的相加脉冲形式被多路复用。优选地，为每个SMS成像会话预先确定相位调制方案，并且例如，通过要成像的切片的总数量和每个重复要成像的切片的数量来确定相位调制方案。
[0013]所获取的MR信号的空间编码可以通过在两个方向上，例如在读取方向和相位编码方向上(二维梯度编码)的标准梯度切换来实现。可以使用单通道或多通道RF线圈来获取所得的MR信号，以使来自所有激发切片的信号折叠在一个k空间数据集中。
[0014]执行折叠图像之间的空间配准以获得至少变换和/或旋转的校正参数，以便校正在SMS成像所需的重复之间发生的要成像对象的平移或旋转。空间配准和运动校正可以通过M.V.Wyawahare：“Image Registration Technique:An overview”,International Journal of Signal Processing,Image Processing and Pattern Recognition,Vol.2,No.3,September 2009的文章所描述的方法执行。
[0015]通常，空间配准和运动校正可以包括以下步骤：
[0016]-特征检测，其中在图像中检测出独特的图像特征，例如封闭边界区域，边缘，轮廓，线相交，角等，以使其彼此配准。
[0017]-特征匹配：在两个或更多个图像中的特征之间建立对应关系。
[0018]-传递模型估计：估计将一个图像与另一图像(例如，感测的图像与参考图像)对准的所谓的映射函数的类型和参数。这些映射函数在本文中也称为校正参数，尤其是平移和/或旋转校正参数。
[0019]-图像重采样和转换：图像中的一个(例如，感测的图像)借助于映射函数被变换，从而执行实际的运动校正并获得校正后的图像集。
[0020本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种获取至少两个切片(S1，S2)的磁共振(MR)图像数据集的方法，该磁共振图像数据集通过同时多切片激发来获取，所述方法包括以下步骤：a)使用多频带射频(RF)激发脉冲执行MR成像序列以同时激发至少两个切片(S1，S2)，其中MR成像序列包括至少两个重复(Rep1，Rep2)，其中所述重复根据相位调制方案执行，其中在每个重复中同时激发的切片中的每一个被分配相位，并且同时激发的切片中的至少一个的相位从一个重复到下一个重复发生变化，由此在每个重复中获取折叠图像(C1，C2)的MR数据集；b)在至少两个折叠图像(C1，C2)之间执行空间配准(16)，从而获得平移和/或旋转校正参数；c)基于校正参数对折叠图像(C1，C2)的至少一个MR数据集进行运动校正(18)，从而获得校正后的MR数据集；和d)从折叠图像的校正后的MR数据集重建(20)至少两个切片的MR图像。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述配准(16)借助于对对比度变化不敏感的配准方法来执行，特别是基于相互信息的方法。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在图像空间中执行折叠图像彼此的配准。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，执行运动校正(18)包括在图像空间中的平移和/或旋转或在k空间中的与相位斜坡的乘积和/或旋转。5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，执行运动校正(18)包括在所述至少两个切片中的一个或多个的平面内执行刚性的平面内运动校正。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，通过配准从不同对切片获得的折叠图像(C1，C2)，并在这些折叠图像之间执行信号插值，来执行通过平面的运动校正(18)。7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述多频带射频(RF)激发脉冲各自包括第一和第二单频带脉冲形状，其中...

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