在NMR弛豫测量成像中确定相位修正振幅的方法技术

由多回波成像实验（ＭＳＭＥ）提供的ＮＭＲ自旋－自旋弛豫参数的准确确定首先需要处理相位修正振幅。本发明专利技术涉及用于相位修正过程的简单且稳固的算法，该过程将在ＦＦＴ再现之后并且在任意拟合衰减方法之前被应用。该算法是逐像素算法，包括以下步骤：从复振幅值确定线性拟合，相对于实轴限定旋转角度，最优化该角度，以及对贯穿所有回波图像的所考虑像素的振幅应用旋转。该算法提供对于实相位图像的相位修正振幅，允许修正图像代数并从在图像上的任意特定ＲＯＩ测量Ｔ２常数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在多回波成像实验中用于确定相位修正振幅的方法， 其中应用快速傅里叶变换FFT 再现由 CPMG (Carr-Purcell-Meiboom-Gill)序列产生的信号。
技术介绍
在调查研究或在临床试验中，图像不仅用于证实身体的内部结构 还用于量化可用NMR (核磁共振)参数，比如T1， T2或表观扩散系 数，D(已知为质子密度)。Tl,"自旋-晶格"弛豫参数，根据定义是 在环境磁场方向中所发生的弛豫部。T2,"自旋-自旋"弛豫参数，根 据定义是在垂直于环境磁场方向所发生的相对于平衡位置的真实弛豫 部。最近，钠T2在靶组织中在ADC (表观扩散系数)改变的处理时 间-进程上的演化越来越被认为是可能的早期细胞死亡的标志，因此在 研究或临床处理中考虑重要的NMR参数。无论何时发生像细胞死亡 或坏死这样的细胞新陈代谢过程，像钠和钾这样的碱离子被考虑递送 重要的生物学信息。不幸地，23Na以及其它生物学关注的核的成像， 受固有的低灵敏度影响，通常很难进行准确的量化。在这些情况下，对于靶组织的弛豫时间常数特性的正确确定具有 较大的重要性，其中弛豫时间常数特性是从在再现图像上所指定的感 兴趣区域(ROI)确定的。在成像机械上执行的大多数再现方法使用绝对振幅(模数)以便 获取最终图像。该方法使用表示FFT变换的实部和虚部的图像对计算 每个相应复数对的振幅。如果实数和虛数对由Re=A, ￡ j口 Im = Aj， +￡,(其中Ar和Ai是信号的实部和虛部，而"和￡,是噪声的实部和 虚部)给出，很明显计算由A/ = VRe2 + Im7给出的绝对值将会把再现栅 格中每个点置于在由整流后的噪声水平给出的特定正值。由噪声绝对值给出的正水平的存在影响对诸如T" 丁2或D以及像 素代数的任意结果的NMR弛豫参数的准确确定。该影响甚至对于像 钠图像这样的低信噪比(SNR)图像更重要，影响他们能够产生的定 量信息。然而，即使在高SNR比率质子图像的情况下，多指数弛豫可 以被正的噪声水平完全的掩盖或极端的偏置。对于定量确定弛豫时间常数(尤其是从非指数衰减)的需要，导 致一些数学处理，以便更精确的求解经变换的信号振幅。使用功率(power)振幅值通过减去平均噪声水平重新为噪声产生 高斯特性。然而，该功率程序仅对单指数弛豫衰减可用，而大部分生 物样品是异质的并且因此是非指数的。避免不期望的由振幅计算产生的偏置噪声的另一种方法是对图像 进行相位修正。现有4支术中，Louise van der Weerd， Frank J. Vergeldt, P. Adrie de Jager， Henk Van As的刊登于Magnetic Resonance Imaging 18 (2000) 1151-1157的题为"用于NMR弛豫衰减曲线分析的算法评估" ("Evaluation of Algorithms for Analysis of NMR Relaxation Decay Curves")中做了获取相位修正图像的尝试。这些算法基于每个像素的 相位计算，但仅使用第一和第二回波图像。所得的修正进—步应用到 在序列中的所有后续回波。最初的两个回波因此称为振幅图像而剩余 的回波图像是实的、相位修正的图像。该方法基于这样的假设弛豫 衰减中最初的两个点较少受噪声偏置的影响，并且因此相位修正振幅 可以由绝对值近似。然而，当从整个回波链求解衰减曲线时，仍然通 过仅使用表征为最高SNR值的最初两个点引入了小偏置。该缺陷对于 低信噪比图像增加更多。
技术实现思路
本专利技术的目标是一种用于在多次回波磁共振成像(MRI)实验中 获取实相图像的简单并且快捷的算法。本专利技术的另 一个目标是通过相位处理保持弛豫衰减不被干扰，而 无论怎样的噪声水平。本专利技术的另 一个目标是对多指数衰减曲线有效的新方法。5上面提及的至少一个目标利用根据本专利技术的方法实现，用于确定在多次回波成像实验中的相位修正幅度，其中将快速傅里叶变换FFT 再现应用到由CPMG序列产生的信号。所述信号对应于回波图像。本 专利技术使用逐像素的相位修正。本领域中普通技术人员知道回波图像由 图像随时间的演化组成。因此，贯穿回波图像，相同像素的幅度描述 衰减曲线。根据本专利技术，对于每个像素，所述像素贯穿回波图像相同， 该方法包括以下步骤在复平面内标绘至少两个回波图像的复振幅，从该标绘限定线性拟合，确定旋转角度阿尔法(cc ),其是在所述线性拟合与复平面的实轴 之间的角度，确定旋转角度oc一，其是通过最小化振幅的虚部平方和得到的旋 转角度oc的最优值，以旋转角度a min执行对所有回波图像的振幅的旋转，以便确定相 位j奮正振幅。实际上，本领域中普通技术人员知道振幅不仅影响像素还影响体 素。像素表示通常用在本专利技术的
中。旋转角度oc是在所考虑的体素中生成的》兹化的相位。根据本专利技术，线性拟合可以是通过线性衰退获得的直线。对于本专利技术，相位修正通过旋转在复平面内的所有FFT系数实现， 例如所有信息被变换到实部，而虚部趋向于噪声水平。与Weerd等的文件相反，本专利技术最大化所有振幅的实部。这是获 取实相图像的简单且快捷的方法，使得能准确确定在图像的任意ROI 上的T2常数。在单个像素上的相位修正振幅可以正确的相加而不偏 离结果，以便改进将被分析的衰减的S/N。此外，已经观察到与模数 图像(module image )相比对相位修正图像的改进的对比。根据本专利技术的方法足够稳固以对于小数目的回波可以工作。然而， 对于一些实验，标绘振幅的步骤可以包括在复平面中标绘至少六个回 波图像的振幅。对于衰减曲线必须高精确度拟合的一些实验，可以使 用至少八个回波图像标绘复平面中的振幅。6然而，标绘振幅的步骤优选地包括在复平面中标绘所有回波图像 的振幅。实际上，所使用的回波图像数目越大，精确度越高。利用本专利技术的方法，修改了与CPMG序列相关的噪声而不修改衰减曲线的形 状。因此，可能精确地拟合与像素相关的衰减曲线，以便准确的确定 弛豫测量(relaxometry)参数。相反地，Weerd描述了一种方法，其 中衰减曲线的形状被这样修改事实上在Weerd中的第一和第二回波 图像是振幅图像并且从所述第 一和第二回波图像获取的角度被应用到 剩余的回波图像。本专利技术特别的不同寻常，因为其使用在序列中可用的所有回波图 像通过每个像素单独定相修正了整个图像的相位。此外，用于生成弛 豫衰减的振幅值对于任意点都没有偏置，同时保持了噪声的高斯特性。 该过程既允许对在通过多个回波实验(例如，类似MSME)所获得的 图像上限定的任意ROI的准确的T2确定，如果需要又允许修正图像 代数 此外，所有回波图像同最小化步骤的一起使用为本专利技术的方法提 供了稳固性和稳定性，与SNR无关。本专利技术的方法很适合于自旋回波序列，在自旋回波序列中相应于 给定像素的所有回波都具有相同相位。有利地，黄金搜索程序可用于最小化振幅虚部的平方和。根据本专利技术，使用拟合算法对相位修正振幅进行拟合。例如，所 述拟合算法是奇异值分解(SVD)方法。根据本专利技术，相位修正振幅的实部用于再现实图像并且相位修正 振幅的虚部用于再现虚图像。实相位修正图像的优点是与相应于 CPMG序列的最初获取的信号保持相同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，用于确定在多回波成像实验中的相位修正振幅，其中对由ＣＰＭＧ序列产生的回波信号应用快速傅里叶变换ＦＦＴ再现；对于每个像素，所述像素贯穿回波图像相同，所述方法包括以下步骤：　在复平面内标绘至少两个回波图像的复振幅，　从所述 标绘中限定线性拟合，　确定旋转角度α，所述旋转角度α是在所述线性拟合与所述复平面的实轴之间的角度，　确定旋转角度α↓［ｍｉｎ］，所述旋转角度α↓［ｍｉｎ］是通过最小化振幅的虚部的平方和得到的旋转角度α的最优值，　以所述旋转 角度α↓［ｍｉｎ］执行对所有回波图像的振幅的旋转，以便确定相位修正振幅。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：周伊尔米斯百尔特，麦克拉鲁布，
申请(专利权)人：居里研究所，国立健康与医学研究所，
类型：发明
国别省市：FR[]