用於降低在擴散成像中的失真的方法和磁共振設備的製作方法

2023-07-23 01:37:11

專利名稱：用於降低在擴散成像中的失真的方法和磁共振設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於校正在拍攝擴散加權的磁共振圖像(以下也稱為「MR圖像」) 中可能出現的圖像失真的方法，以及一種可以用來執行這樣的方法的磁共振設備(以下也稱為「MR設備」)。
背景技術：
在擴散成像中通常拍攝並且相互組合多個具有不同擴散方向和擴散權重的圖像。 擴散權重的大小大多通過所謂的「b值」來確定。由此，具有不同擴散方向和擴散權重的擴散圖像或者由這些擴散圖像組合的圖像可以被用於診斷目的。從而可以通過對所拍攝的擴散加權的圖像的適當組合來產生具有特別有診斷說服力的參數表，如反映「表觀擴散係數 (ADC) 」或「部分各向異性值(FA)，，的表。但不利的是，通過擴散梯度可能導致渦流場，該渦流場又導致圖像失真，圖像失真的外觀既取決於梯度的幅度，即擴散權重，又取決於梯度的方向。由此，如果所拍攝的單張圖像被未經校正地相互組合以便例如產生所述參數表，則對每幅圖像都不同的失真會導致像素信息的錯誤對應，並且由此導致錯誤或至少導致所計算的參數減小了精度。尤其是在藉助平面回波技術(EPI)拍攝的擴散加權的圖像中，由渦流導致的失真是一種特別大的挑戰，因為一方面在EPI成像中典型地特別高的靈敏度(在相位編碼方向上大約是每像素 IOHz)經受靜態和動態的場幹擾，另一方面恰好在此使用高的梯度幅度來調節擴散梯度。作為原因的動態幹擾場的複雜空間幾何形狀(Geometrie)導致在多層拍攝中失真取決於每個單個層的位置和狀態。在現有技術中，公知多種基於圖像的方法來校正擴散成像中由渦流造成的失真。 例如，在Haselgrove等人的出版物(在MRM 36 =960-964,1996)中描述了一種方法，在該方法中首先拍攝未失真的MR參考圖像，其中擴散加權b = 0，即不施加擴散梯度。此外，針對待校正的方向拍攝具有小擴散權重的第二校準測量。小的擴散權重在此例如意味著150s/ m2的b值。然後假定，可以如同具有縮放係數N、剪切係數S和位移或平移T的簡單的仿射變換一樣良好近似地描述圖像中的失真。因此，藉助兩個校準測量，即參考圖像的測量和具有小擴散加權的圖像的測量，確定用於M、S和T的失真參數。這樣確定的失真參數M、S和 T接著在使用外推關係式的情況下被用於校正實際的擴散加權的有用MR圖像，其中的b值例如是lOOOs/m2。該方法對每個擴散方向都需要至少一次校準測量。此外，在Bodammer等人的出版物(在MRM 51 188-193，2004)中描述了一種方法， 其中，在校準測量的範圍中拍攝兩幅具有相同擴散方向和擴散權重、但相反極性的圖像。在相反極性情況下的擴散對比度保持不變，而該相反對失真起的作用是倒置。這意味著，從延伸得出縮短，從正剪切得出負剪切，以及從正平移得出負平移。在該方法中，必須針對每個擴散方向和針對每個擴散權重分別拍攝兩幅圖像。對於這些方法來說常見的是，其分別在單個的層上起作用，S卩，對於每個層個別地進行失真的圖像到參考圖像的配準。在此，可以區分兩類方法
A)直接配準測量數據在此，在測量期間，通常在測量的開始對於每個層拍攝一個參考圖像。然後，對在測量期間拍攝的所有失真的圖像直接通過與相應的參考圖像的配準進行失真校正。該工作方式的優點是，所述校正不取決於模型假設。然而處理時間相對長，即，用於失真校正的計算時間相對長。B)使用校準測量在此，在實際的測量之前例如通過應用具有特定的幅度的僅一個X、y或ζ擴散梯度有針對地拍攝參考圖像和定義的失真的圖像，並且對於後者計算失真校正參數。然後根據物理的模型假設，從這些值中計算對於有用測量的圖像的合適的校正參數。通常在此假定，三個梯度軸的失真無幹擾地重疊並且失真隨梯度幅度線性地縮放。該方法的優點是，即使對於具有非常小的SNR(信噪比)的測量數據(例如在實際的有用測量期間的非常高的b 值的情況下)其也起作用，因為可以利用較小的b值進行校準測量。在該方法的合適的實施方式中，這點相對於運動影響具有魯棒性。例如在DE2009003889中描述了一種這樣的方法。然而，在該方法中由於附加的校準測量，測量時間相對長。

發明內容
本發明要解決的技術問題是，提供一種用於降低擴散成像中的失真的改進的方法，利用該方法可以降低用於校正測量數據的處理時間和/或測量時間和/或改善校正的精度或魯棒性。該技術問題是通過按照本發明的一種方法以及一種磁共振設備解決的。在按照本發明的方法的範圍內，首先對於多個空間上互相隔開的層進行至少一個具有第一擴散權重的第一測量。在此，可以是在坐標系中、優選地在邏輯的圖像坐標系中平行定位的層。邏輯的「成像坐標系」是具有在讀出方向上的第一坐標軸(該坐標在以下被稱為r坐標)的以及在相位編碼方向上的第二坐標軸(該坐標在以下被稱為ρ坐標)的坐標系。在該成像坐標系中通常拍攝所有的磁共振圖像。然後，對於相同的層進行具有第二擴散權重的至少一個第二測量。根據對測量的具體的進一步使用如何，所述第一和第二測量可以是不同設計的測量。通常，在一個測量中(作為參考測量)拍攝未失真的參考圖像，即具有擴散權重b = 0， 如在Haselgrove等人的方法中那樣。同樣可能的是，也在參考測量中(即在兩個測量中) 圖像是失真的，如在Bodammer等人的方法中那樣。原則上第一測量以及第二測量都可以被純粹地用作為校準測量或參考測量，以便從中確定失真校正函數和校正參數。然而，在本發明的幾個變形中將至少一個、必要時也可以是兩個測量，即，第一測量以及第二測量，同時用作有用測量，並且在此產生的圖像例如在校正之後直接被用於診斷。如果在使用所述方法的條件下將擴散加權的診斷圖像與參考圖像進行直接配準(上述A類測量)則就是這樣。於是，不再一定需要附加的有用測量。因為第一和第二測量在按照本發明的方法中總是也作為用於確定失真校正函數的校準測量被使用，所以它們在以下不失一般性地被稱為校準測量。然後，根據該校準測量進行失真校正函數和校正參數的確定，以便用於對擴散加權的磁共振圖像進行失真校正。在此按照本發明、特別是為了確定校正參數，將不同層的圖像信息和/或校正參數互相關聯。在此，例如可以利用迭代的優化方法藉助相似度函數的單形最大化 (Simplex-Maximierung)來確定校正參數的至少一部分。在此，基於相似度，特別優選地基於「歸一化互信息(Normalized Mutual ^formation，NMI) 」來分析例如來自一個校準測量的校正圖像與來自第二校準測量的相應圖像的相似度。對「歸一化互信息(匪I)」的解釋存在於 Peter E. Latham 禾口 Yasser Roudi (2009), Scholarpedia, 4 (1) :1658 中。於是，在該迭代方法中，優化的校正參數被確定為失真校正函數的變量，尤其是係數。在本發明的意義上，對於一個圖像的概念「校正參數」包括用來在此基礎上對該所涉及的圖像進行失真校正的所有參數。這一方面有先前已經提到的解析法描述的失真校正函數(例如多項式)的係數，其在以下也被稱為「變換係數」。如果已知該係數，則也完全已知失真校正函數並且由此可以用於失真校正。但是，完整的「失真校正表」或「失真校正場」 的值同樣也可以被稱為校正參數。失真校正表或失真校正場被理解為對於每個像素在失真校正中確定的位移。在此，也不需要對於所有的層利用相同種類的校正參數。例如，可以對於幾個層確定校正參數作為解析法描述的失真校正函數的變換係數並且在此基礎上對於所涉及的層分別計算一個失真校正場作為「導出的」校正參數。然後，通過按照本發明關聯不同層的校正參數，又可以從中確定對於其它層的以失真校正場形式的校正參數，其最後被用於這些其它層的失真校正。為了確定校正參數稍後還要解釋關聯不同層的圖像信息和/或校正參數的不同可能性。最後，基於校正參數和失真校正函數進行對擴散加權的磁共振圖像的失真校正。 在此要注意，失真校正也可以基於所導出的校正參數，即，基於失真校正表，最後基於作為基礎的失真校正函數。如果如上提到的在第二校準測量中拍攝的擴散加權的圖像不僅被用於確定校正參數，而且也被用作為「有用圖像」，則在該步驟中對來自第二測量的圖像基於校正參數並且在使用失真校正函數的條件下進行失真校正。視具體的應用情況，還可以在用於確定優化的校正參數的優化方法的範圍內作為最後的調節步驟進行該步驟。按照本發明的磁共振設備一方面需要圖像拍攝單元，用於拍攝檢查對象的擴散加權的磁共振圖像以及用於對於多個空間上互相隔開的層分別執行至少一個具有第一擴散權重的第一測量和對於這些多個空間上互相隔開的層分別執行至少一個具有第二擴散權重的第二測量。此外，該磁共振設備還需要校正參數確定單元。該校正參數確定單元這樣構造，使得其在運行中根據測量確定失真校正函數和校正參數，以便用於對擴散加權的磁共振圖像進行失真校正，其中將不同層的圖像信息和/或校正參數互相關聯。此外，按照本發明的磁共振設備具有用於根據校正參數對擴散加權的磁共振圖像進行失真校正的圖像校正單元。在此，校正參數確定單元還可以被集成到圖像校正單元中或者反之。兩個單元都可以布置在磁共振設備的中央控制裝置中或在一個在後連接的分開的圖像處理單元中， 例如一個作為圖像觀察和處理單元用的工作站中，來自校準測量的數據和擴散加權的圖像在重建之後被傳輸到該工作站。按照本發明的方法或按照本發明的磁共振設備的優點是，不再如在迄今為止的方法中那樣單獨地考察單個的層。背景是如下的知識圖像失真的空間幾何特徵在所考察的層之間通常不是跳變性的，而是連續改變的。對導致失真的動態幹擾場的結構的檢查例如表明，通過按照球面函數或多項式展開可以描繪該幹擾場。因此，通過組合來自不同層的圖像信息和/或校正參數，可以根據本方法的具體實施方式
實現不同的優點。例如，在利用屬於本文開頭所述的A類方法進行失真校正時，即在直接配準測量時，通過合適的插值方法可以對於幾個層極快地確定校正參數。因此，可以節省在圖像校正中的處理時間。在按照上述B類的方法中，例如通過插值方法可以降低測量時間。但是，同樣可以將來自相鄰圖像的信息例如通過平均方法這樣組合，使得總體上達到更魯棒和更精確的校正。以下的描述包含本發明的優選實施方式和擴展。在此，還可以類似於方法獨立權利要求的特徵來擴展按照本發明的磁共振設備。此外，只要沒有另外明顯的解釋，在本發明的範圍內還可以將不同的變形組合為新的實施例。如上已經提到的那樣，對於不同層的圖像信息和/或校正參數的關聯有不同的可能性。在本發明的第一優選實施方式中，基於對第一層所確定的第一校正參數，確定例如迭代的優化方法中的起始值，以便用於對第二層確定第二校正參數。在此，第一校正參數本身還可以形成起始值。在該方法變形中，例如可以選擇性地對於整個層堆的單個層基於第一和第二校準測量利用通常的方法確定以變換係數形式的校正參數，其中用於優化方法的起始值還可以利用通常的方法來選擇。為此例如提供上面描述的「單形最大化」方法。如果對於這些層確定了校正參數，則這些校正參數可以在對於其它(相鄰的或位於中間的) 層的相同的優化方法中作為起始值被採用。在此假定，這些起始值已經相對靠近對於這些層的優化的校正參數。通過給出起始值因此對於這些層的優化方法可以以高的可能性非常快速地達到優化結果。由此極大加速了整個方法。在另一種變形中，基於第一和第二測量分別對於第一層確定第一校正參數，所涉及的第一和第二測量對該第一層進行。然後，對於位於第一層之間的第二層藉助第一校正參數確定插值的校正參數。即，利用該方法變形完全節省了對於位於中間的第二層的優化方法並且取而代之利用關於對於第一層所確定的校正參數的插值函數功能。特別地在該變形中，對於第一層首先確定解析法描述的失真校正函數的以變換係數形式的校正參數，並且從確定的校正參數中計算對於第一層分別導出的以失真校正場形式的校正參數。對於第二層，確定從中插值的失真校正場作為校正參數，並且根據所計算的或插值的失真校正場進行對第一和第二層的失真校正。該實施方式的一個優點在於，實際的圖像校正單元不必具有關於失真校正函數的解析法描述的知識。圖像校正單元僅需所計算的失真校正場並且可以從中插值其它失真校正場。在此，在一種優選變形中，還可以僅對在後面還要根據對應的校準測量來確定校正參數的層進行第一和第二校準測量。這樣做的優點是，總體上需要更少的測量，因為不必對每個層進行一個校準測量。即，當進行按照上面描述的B類的方法時，該方法特別適合。如果以變換係數形式的校正參數(作為起始值或者作為插值的完成的校正參數) 從相鄰的層被獲得，則對第二層的失真校正函數當然具有如在第一層時的相同形式。僅其中使用的校正參數(即，失真校正函數的待優化的可變參數)，如所描述那樣在使用第一層的校正參數的條件下被確定。在其中從單個層的校正參數中對於位於中間的第二層確定插值的校正參數的後一種方法中，可以將該插值的校正參數原則上也作為在對於第二層的優化方法中對於變換
7係數的獲得的起始值來採用。在另一種變形中，將不同層的圖像信息或校正參數通過求平均來互相關聯。例如， 在一種優選變形中，將在第一和第二測量中在相鄰層中獲得的圖像數據取平均，並且根據平均後的圖像數據確定用於對擴散加權的磁共振圖像進行失真校正的失真校正函數和/ 或校正參數。然後，優選地從根據平均的圖像數據所確定的校正參數中，藉助位置換算函數 (Ortsumrechnungsfunktion)對於不同層確定取決於層位置的校正參數。該位置換算函數例如可以包括多項式函數或樣條函數。對此的一個簡單的例子是使用線性函數。例如，如果一方面對於層對、和Z1以及另一方面τ2和Z3(下標在此表示在最簡單的情況下等距的層的空間上的順序)進行平均， 則從第一層對的校正中得到在位置Zeffl = (Z(l+Zl)/2上的有效的失真校正場V(x，y，zrffl)， 並且從第二層對的校正中得到在位置Zeff2 = (Z2+Z3V2上的V(x，y，zeff2) 0對於位於這些有效的位置Zeffl和Zeff2之間的兩個層Z1和h，然後例如可以利用線性轉換函數確定失真校正場。v(x,y,Zi)= & — zemΧΜ」Mh -Zeff2). V(X^zeffl)
VZeff2 ~~ Zeffl )其中，i= l，2。BP,以這種方式可以對於每個層以快的方式計算優化的失真校正。特別地，還可以組合前面所描述的方法。例如對於幾個層可以通過對相鄰層求平均來確定失真校正函數，以便對於其它層又從這些校正參數中通過插值來確定合適的校正參數，這些校正參數必要時仍是僅作為對於涉及的層的優化方法中的起始值被採用。在此， 對方法的具體選擇除了別的之外取決於對於各自測量(即預計的幹擾)的具體所需的精度，但也取決於可用的測量時間和/或處理時間。在本方法的另一種變形中，首先對於一層僅根據對於該層進行的測量確定失真校正函數和校正參數。然後，對利用該失真校正函數或該校正參數確定的失真校正結果進行質量檢查。如果在該質量檢查中確定，不滿足預先給出的質量標準，則在考慮相鄰層的圖像信息和/或校正參數的條件下確定新的改進的失真校正函數和/或新的校正參數。質量標準例如可以是用於圖像中像素的最大位移的邊界值。如果對於圖像中任意像素的校正確定了一個較大的位移，則將結果歸類為不可靠的並且由此不滿足質量標準。太大的失真校正例如可以由於在拍攝時患者的運動和/或太小的SNR而出現。該變形原則上可以對於所有層進行，即，在這樣的方法中首先總是進行通常的失真校正並且僅當利用通常的失真校正可能達到一個不可靠的結果時才按照本發明的方式利用圖像信息和/或校正參數的關聯。 即，在該變形中相對於通常的方法沒有實現時間節省，然而可以由此極大改進失真校正的質量。在另一種變形中，首先對不同層的校正參數應用濾波函數，然後對於失真校正使用校正參數或失真校正表。通過對校正參數這樣濾波，可以在相鄰的層上進行對相應的值的平滑。這點適合於所有形式的校正參數，即，既適合於變換係數又適合於失真校正表的值。作為濾波函數例如可以採用高斯濾波器。因為要假定，失真在層上僅緩慢改變，因此通過這樣的濾波可以實現，在校正單個層時的系統的和/或統計的波動或者甚至真實的異常值(Ausreiiier)也可以被均衡。校正參數的該濾波還可以不取決於是否在確定校正參數時已經進行了不同層的圖像信息和/或校正參數的關聯或者是否通過各自的優化方法分別從對於所述層進行的校準測量確定了對於各個層的所有的校正參數來進行。這樣的濾波函數最後也可以是不同層的圖像信息或校正參數的關聯。原則上可以以任意方式構造失真校正函數，在此例如可以是以通常方式僅考慮仿射的變換(平移、縮放、剪切)，即，考慮零階和一階圖像失真。這樣的簡單失真校正函數在如下假定中使用，即，主要殘留的動態幹擾場的空間分布具有與該幹擾的產生者(即擴散梯度)相同的幾何形狀。但在現代MR設備中，該假設不總是正確的。在現代MR設備中，例如通過梯度脈衝形狀的預失真補償同源的幹擾場，使得殘留的幹擾場具有更為複雜的空間幾何形狀。因此，在一種特別優選的變形中，失真校正函數是特定於設備的非線性失真校正函數，該非線性失真校正函數是基於特定於設備的信息確定的。利用這樣的特定於設備的失真校正函數可以校正由仿射的變換導致的圖像失真，然而其中失真校正函數不複雜，從而校正計算開銷不太高。此外，這樣的失真校正函數比在迄今為止的方法中更好地與實際上呈現的幹擾條件匹配並且由此可以導致更精確的校正。「特定於設備」的概念在本發明的範圍中應該被理解為其還包括「特定於設備類型」的概念，也就是例如使用了關於在該設備類型中所採用的梯度線圈設計的信息或者類似的結構信息。在此，特定於設備的失真校正函數的確定還可以基於啟發式信息。例如，對於特定的設備類型可以證明，在(設備或梯度線圈的笛卡爾坐標系的)x方向上通斷擴散梯度時主要出現一階以及更高階的特定的其它項的幹擾場。於是，該知識可以直接用於確定特定於設備的失真校正函數。同樣，可以通過這樣的啟發式信息來對用於確定特定於設備的失真校正函數的其它特定於設備的信息或方法進行補充。尤其優選的是，特定於設備的信息直接包括當在所涉及的磁共振設備中施加梯度場時所出現的場幾何形狀的參數。例如，特定於設備的信息可以依據分別施加的梯度場而儘可能包括對該場幾何形狀的完整數學描述。在本發明的特別優選的實施例中，為了確定針對磁共振設備的不同梯度軸的特定於設備的失真校正函數，分別確定場幹擾的特定於設備的幾何形狀。在此，例如可以測量動態的場幹擾。在此以下做法就足夠了，即，一次性在安裝設備時一般針對每單個系統在調整步驟(下面還稱為「Time-up」步驟)中執行該測量，或者僅當對磁共振設備執行可能影響場幾何形狀的結構改變時才重新執行這些測量。同樣，可以在定期的維護範圍內執行這樣的測量。在另一優選的實施例中，為了確定特定於設備的非線性的校正函數，確定非線性多項式變換函數的這樣的多項式項，即，這些多項式項在考慮施加擴散梯度時特定於設備的信息的情況下可能導致根據預定相關標準而相關的圖像變換。因此，在該變形方案中，假定可以根據更高階(> 1)的多項式變換函數來得到失真函數，但是一般在施加擴散梯度時只有少數幾個多項式項實際上能導致圖像中的相關變換，即導致失真。於是在失真校正函數中僅使用這些「相關的」多項式項。相應地，MR設備的校正參數確定單元優選地被構成為，其能夠優選為全自動地、必要時還通過調用操作員輸入來確定相關的多項式項，並且形成相應的失真函數。
哪些多項式項在該意義下被分類為「相關的」取決於幹擾場的特殊的幾何形狀。因此，在考慮特定於設備的信息的情況下，也就是例如基於關於梯度線圈、患者通道的所使用的材料以及在施加梯度場時可能導致幹擾場的其它組件的幾何形狀的數據或類似數據，針對多項式項的相關性來檢查多項式項。尤其是在該方法中，可以僅將啟發式信息用作特定於設備的信息或者部分地還將啟發式信息用作特定於設備的信息，也就是還可以純啟發為基礎選擇特定於設備的相關的多項式項。可以按照不同的方式來確定用於確定圖像變換是否「相關」的相關標準。優選地， 基於在校準測量所產生的兩個磁共振圖像之間測試圖像像素的對應於多項式項的位移，可以確定該多項式項的圖像變換的相關性。也就是說，考察在第一校準測量的磁共振圖像中的特定測試圖像像素，並且考察該測試圖像像素在來自第二校準測量的相應磁共振圖像中的位移。在此，這些測試圖像像素可以是特定選擇的像素或者是圖像的全部像素。同樣，還可以對該位移進行加權的分析，例如藉助各個像素的圖像強度進行加權。對動態場幹擾的特定於設備的幾何形狀的完整描述，在此優選地在磁共振系統 (即梯度線圈系統)的物理坐標系統中或以常用的球坐標進行。因此，每個梯度軸的幹擾場的幾何形狀例如以x、y、z坐標，也就是沿著設備的梯度軸，被測量和存儲。通常對模體執行的相應的測量方法是專業人員公知的，因此在此不進一步解釋。特別優選的是，本發明的磁共振設備具有合適的存儲器，在該存儲器中針對磁共振設備的不同的梯度軸分別存儲了關於場幹擾的特定於設備的幾何形狀的數據。但是，有意義地，大多在已經提到的邏輯「成像坐標系統」中進行對磁共振圖像的失真校正。於是，可以依據層位置，也就是依據各磁共振圖像的位置和方向將場幹擾幾何形狀從所選擇的物理坐標系統(例如磁共振設備的x，y，z 坐標系統或球坐標系統)變換到邏輯成像坐標系統中。由於在讀取方向r上的帶寬典型地比相位編碼方向ρ的大一百倍，因此與相位編碼方向P相比在讀取方向r上一般不會發生相關的失真。因此，優選地僅在相位編碼方向上進行對磁共振圖像的失真校正。其優點是，在確定校正參數時只需要考慮該方向，由此待確定的校正參數的數量減小，由此在確定校正參數時以及在稍後採用該校正參數來校正時可以明顯節省計算開銷。在DE102010001577中詳細描述了特定於設備的失真校正函數的使用，其內容被
合併於此。不論校正的種類，存在如下問題，S卩，在多層測量中不考慮隨時間的歷史的效果。即證明，在多層測量中失真通常具有對圖像的拍攝順序的依賴性，這點是通過幹擾場的平衡狀態的連續構建引起的。雖然這樣的進給現象(EinlaufpMnomen)可以通過如下措施來降低，即，在先後進行的層拍攝中利用不同的擴散權重或方向工作。例如，在相繼的層中利用相反的擴散方向工作，其中該測量的擴散對比度相同。於是這些層總體上可以具有降低的失真。但是，失真的強度和幾何形狀可能以難以預測的方式在層與層之間改變，這明顯使得校正變得困難。在一種特別具有優勢的變形中，由此在進行校準和/ 或有用測量之前相應於隨後的校準和/或有用測量的擴散權重來施加多個準備梯度脈衝 (Praparationsgradientenpulsen )。在這些準備脈衝的情況下不拍攝數據並且不激勵自旋，即，不施加高頻脈衝，而是僅相應於隨後的測量通斷梯度。以這種方式可以幾乎在平衡狀態就拍攝實際的測量的第一層。因為典型的時間常數位於幾百ms的範圍並且典型的層
10拍攝持續時間位於大約IOOms的範圍，所以一般3至5個附加的準備脈衝就足夠。附加地和/或替換地，可以通過如下措施來降低不期望的進給現象，即，在相繼進行的測量中僅緩慢地改變擴散方向和/或權重。這例如可以如下來實現利用單調上升的 b值工作並且分別變換到空間上處於下一個相鄰的擴散方向。


以下藉助附圖結合實施例再次詳細解釋本發明。附圖中，圖1示出了根據本發明的實施例的MR設備的示意圖；圖2示出了具有根據本發明第一實施例的用於校正失真的主要步驟的流程圖；圖3示出了具有根據本發明第二實施例的用於校正失真的主要步驟的流程圖；圖4示出了具有根據本發明第三實施例的用於校正失真的主要步驟的流程圖；圖5示出了具有根據本發明第四實施例的用於校正失真的主要步驟的流程圖。
具體實施例方式在圖1中粗略示意性地示出了按照本發明的磁共振設備1。該磁共振設備一方面包括具有檢查室或患者通道的實際的磁共振掃描儀10，檢查對象12 (在此是患者或受試體)可以在臥榻11上進入該檢查室或患者通道。磁共振掃描儀10 —般地具有基本場磁體系統、梯度線圈系統以及發送和接收天線系統，後者例如包括在磁共振掃描儀10中固定組裝的全身線圈以及必要時其它的、可變地設置在檢查對象12上的局部線圈。MR設備1還具有用於控制整個MR設備1的中央控制單元13。中央控制單元13 包括用於控制脈衝序列的圖像拍攝單元14。在該圖像拍攝單元中依據所選擇的成像序列控制高頻脈衝和梯度脈衝的順序。中央控制單元13具有用於輸出各個高頻脈衝的高頻單元 15以及用於控制梯度線圈的梯度單元16，它們為發送脈衝序列與圖像拍攝單元14相應地通信。在此，高頻單元15不僅包括用於發送高頻脈衝序列的發送部件，還包括用於採集經協調的磁共振原始數據的接收部件。重建單元20接收所採集的原始數據並根據該原始數據重建MR圖像。專業人員原則上公知如何通過高頻脈衝的入射和梯度場的產生來採集合適的原始數據並根據該原始數據重建MR圖像，在此就不再詳細解釋。對中央控制單元13的操作可以利用輸入單元22和顯示單元21進行，由此通過操作人員經由輸入單元22和顯示單元21還可以操作整個MR設備1。在顯示單元21上還可以顯示MR圖像，並且藉助輸入單元22以及必要時結合顯示單元21可以規劃和啟動測量。為了產生擴散加權的圖像，除了用於位置編碼的梯度之外還在測量期間通斷不同強度的擴散梯度。拍攝擴散加權的磁共振圖像的原理也是專業人員公知的，因此不需要詳細解釋。如上面解釋的那樣，為了產生擴散加權的圖像而通斷的附加的擴散梯度導致所拍攝的磁共振圖像產生失真。尤其是在平面回波成像中，圖像信息在圖像平面內的位移V(r， P)主要沿著相位編碼方向P出現，而且與局部幹擾場的幅度B(r，p)成比例，並與沿著該方向的像素帶寬BW成反比，也就是下式成立V(r,p) = ^^·(1)
v 7 BW
由於在讀取方向上的帶寬BW典型地比在相位編碼方向上的大100倍，因此在讀取方向r上不會發生顯著的失真。由此，在邏輯的成像坐標系統r，p中，通過幹擾場的變換或失真一般如下所示r' = r(2a)ρ' = p+V(r, ρ)(2b)一般來說，位移或失真V也可以作為多項式失真函數而如下所示
權利要求
1.一種用於減少擴散成像中的失真的方法，這些失真在藉助磁共振設備(1)拍攝檢查對象(1 的擴散加權的磁共振圖像時出現，具有以下步驟，-對於多個空間上互相隔開的層分別執行至少一次具有第一擴散權重的第一測量 (R1),-對於所述多個空間上互相隔開的層分別執行至少一次具有第二擴散權重的第二測量 (R2)'-根據所述測量(R1A2)確定失真校正函數並確定校正參數，用於對擴散加權的磁共振圖像進行失真校正，其中，將不同層的圖像信息和/或校正參數互相關聯，-基於所述失真校正函數和校正參數進行對所述擴散加權的磁共振圖像的失真校正。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，基於對第一層所確定的第一校正參數確定優化方法中的起始值，以便用於對第二層確定第二校正參數。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，基於第一和第二測量(R1A2)分別對於第一層確定第一校正參數，第一和第二測量(R1, R2)對在該第一層進行，並且對於位於第一層之間的第二層藉助第一校正參數確定插值的校正參數。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，僅對還將要根據對應的第一和第二測量 (R1, R2)來確定校正參數的層進行第一和第二測量(R1, R2)。
5.根據權利要求3或4所述的方法，其特徵在於，將所述插值的校正參數作為在用於確定位於第一層之間的第二層的第二校正參數的優化方法中的起始值來採用。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的方法，其特徵在於，將在第一和第二測量中在相鄰層中獲得的圖像數據取平均，並且根據平均後的圖像數據確定用於對擴散加權的磁共振圖像進行失真校正的失真校正函數和/或校正參數。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，從根據平均後的圖像數據確定的校正參數中藉助位置換算函數對於不同層確定取決於層位置的校正參數。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述位置換算函數包括多項式函數或樣條函數。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的方法，其特徵在於，首先對於一層根據對於該層進行的測量確定失真校正函數和校正參數，對利用該失真校正函數或該校正參數確定的失真校正進行質量檢查，如果不滿足預先給出的質量標準，則在考慮相鄰層的圖像信息和/ 或校正參數的條件下確定新的失真校正函數和/或新的校正參數。
10.根據權利要求1至9中任一項所述的方法，其特徵在於，在將不同層的校正參數用於失真校正之前，首先對所述不同層的校正參數應用濾波函數。
11.根據權利要求1至10中任一項所述的方法，其特徵在於，在進行第一和/或第二測量( , )之前相應於隨後的測量(Rpig的擴散權重來施加多個準備梯度脈衝。
12.根據權利要求1至11中任一項所述的方法，其特徵在於，在具有在讀出方向上的第一坐標軸的和在相位編碼方向上的第二坐標軸的邏輯的成像坐標系中進行磁共振圖像的失真校正，在該成像坐標系中在第一和第二測量(Rpig中拍攝磁共振圖像，僅在相位編碼方向上進行所述失真校正。
13.根據權利要求1至12中任一項所述的方法，其特徵在於，所述失真校正函數是基於特定於設備的信息被確定的特定於設備的非線性失真校正函數。
14. 一種磁共振設備(1)，具有-圖像拍攝單元(14)，用於拍攝檢查對象(12)的擴散加權的磁共振圖像以及用於對於多個空間上互相隔開的層分別執行至少一個具有第一擴散權重的第一測量(R1)和對於所述多個空間上互相隔開的層分別執行至少一個具有第二擴散權重的第二測量(R2)，-校正參數確定單元(17)，該校正參數確定單元被構造用於，使得其根據所述測量(R1, R2)確定失真校正函數並且確定用於對擴散加權的磁共振圖像進行失真校正的校正參數， 其中，將不同層的圖像信息和/或校正參數互相關聯，和-圖像校正單元(18)，用於根據所述失真校正函數和校正參數對擴散加權的磁共振圖像進行失真校正。
全文摘要
本發明涉及一種用於減少擴散成像中的失真的方法，具有以下步驟對於多個空間上互相隔開的層分別執行至少一次具有第一擴散權重的第一測量(R1)；對於所述多個空間上互相隔開的層分別執行至少一次具有第二擴散權重的第二測量(R2)；根據所述測量(R1，R2)確定失真校正函數並確定校正參數，以便用於對擴散加權的磁共振圖像進行失真校正，其中，將不同層的圖像信息和/或校正參數互相關聯；基於所述失真校正函數和校正參數進行對擴散加權的磁共振圖像的失真校正。此外，本發明提出了一種可用於執行這樣的方法的磁共振設備(1)。
文檔編號G01R33/565GK102279375SQ20111007464
公開日2011年12月14日 申請日期2011年3月28日 優先權日2010年3月31日
發明者戴維.A.波特, 託尼.H.金, 索斯滕.費韋爾 申請人:西門子公司