催化多回波相位展開方法
2023-12-01 02:58:21 2
催化多回波相位展開方法
【專利摘要】本發明公開一種對對象進行核磁共振成像的方法，所述方法包括：接收MR數據，所述MR數據包括使用具有不同的回波時間系列的MR掃描生成的幅值信息和相位信息；基於所述MR數據生成一個或多個測量的MR圖像；以及處理所測量的MR圖像以對於所述圖像中的至少一個像素生成不混疊的相位信息或基本上不混疊的相位信息。
【專利說明】催化多回波相位展開方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2011年5月2日遞交的第61/481，687號美國臨時申請的權益，該美國臨時申請的全部內容通過引入併入本文。
【背景技術】
[0003]磁共振(MR)成像是用於使大量的對象的內部部分成像的有用的非侵入式方法。其對活體(尤其是人)中組織的非侵入式成像在醫療領域受到高度重視。
[0004]在MR成像應用中所獲得的相位信息可以包括用於許多成像技術中的有價值的信息，該成像技術包括2003年12月2日授權的第6，658，280號美國專利中所述類型的磁敏感加權成像技術，該美國專利的全部內容通過弓I用併入本文。
[0005]然而，基於相位的MR成像技術可能受到由相位卷褶或混疊引起的不需要的偽像。例如，SWI通常利用使用具有長回波時間(TE)的梯度回波序列獲得的相位信息。然而，由於長TE，發生相位混疊。出於SWI的目的，相位卷褶可以通過常規區域生長方法或零差濾波而除去。然而，區域生長相位展開方法並不總是可靠的，而且常規的零差高通濾波引起不需要的偽像。
【發明內容】
[0006] 申請人:意識到，在一些以多回波為特徵的MR成像應用中，例如，基於逐個像素，通過利用從多回波獲取的信息，可以減少或消除相位卷褶。例如，使用MR圖像的對應於每個回波的複雜分割，可以計算兩個回波之間產生的相位超前。計算出的相位超前可以與在前的回波時間處測量的相位相結合，以預測在後的回波時間的相位。所預測的相位可以與在後的回波時間處測量的相位進行比較。如果預測的相位和測量的相位相差超過閾值量，則已檢測到相位卷褶。然後，可以改變所測量的相位(例如，通過加上或減去2 π的倍數，直到所預測的相位和改變後的測量的相位與閾值水平相匹配)。對於多回波序列，該技術可以被重複地應用到在連續的回波所獲取的圖像，以減少或消除整個成像序列的所有相位卷褶。
[0007]一方面，公開了一種對對象進行核磁共振成像方法，該方法包括:接收MR數據，該MR數據對應於使用具有η個不同的回波時間系列的MR掃描生成的η個複雜MR圖像，其中，η是大於或等於2的整數，每個圖像對應於各自的回波時間。該方法還包括處理圖像以校正相位卷褶混疊，該處理包括:i)複雜分割對應於第二回波時間的第二圖像與對應於第一回波時間的第一圖像以生成分割的複雜圖像；ii)使用來自分割的複雜圖像的相位的縮放來確定第二圖像中的一個或多個像素的預測的相位；iii)對於第二圖像中的一個或多個像素，將預測的相位與測量的相位進行比較，如果預測的相位和測量的相位之差在第一閾值範圍內，則使第二圖像的測量的相位保持不變；如果預測的相位和測量的相位之差在第一閾值範圍外，則通過增加2π的倍數來改變測量的相位值直到該差落在閾值範圍內。
[0008]在一些實施方式中，該處理還包括:vi)使用來自分割的複雜圖像的相位的縮放，通過對第一圖像的相應的相位或第二圖像的相應的相位增加所述相位的縮放，來確定第三圖像中的一個或多個像素的預測的相位；V)對於第三圖像中的一個或多個像素，將預測的相位與測量的相位進行比較，如果差值在第一閾值範圍內，則使第二圖像的測量的相位保持不變；如果差值在第一閾值範圍外，通過增加2 π的倍數來改變測量的相位值直到該差值落在閾值範圍內。
[0009]一些實施方式包括重複地繼續處理對應於其餘的η-3個回波時間的圖像。
[0010]在一些實施方式中，對於至少一個像素，將基於複雜分割計算的第一圖像和第二
圖像之間的相位差Δφ(?加入到第一圖像的相位，以生成預測的相位Ψη^ν(ι.，Τ?22)。
[0011]一些實施方式包括，對於至少一個像素，將預測的相位cpfle、v(i%T；E2)與第二圖像的測量的相位φ(y,ΤΕ2>進行比較，如果擎《ew(r，TE2) - f(r,TI2)小於或等於閾值，則不改變Φ(Ι%ΤΒ2)如果φ--0-?ΤΕ2)-φ0-,ΤΕ2)大於閾值，則加上或減去2π的q倍，直到(f?w(r?TE2)-f(r；re2)+/-q2i)的絕對值小於給定值ε。
[0012]在一些實施方式中，ε約為0.1n或更小。在一些實施方式中，對於每個像素，ε設定為α I其中α取決於對應於至少一個複雜圖像的幅值圖像中的信噪比(SNR)。在一些實施方式中，α設定為1/SNR的倍數。在一些實施方式中，α設定為約3/SNR。
[0013]在一些實施方式中，將來自第η個回波的校正後的相位用作SWI分析或SWM分析的輸入，其中η可以為I和P之間的任何整數，其中P是在掃描中所收集的回波的總數。
[0014]在一些實施方式中，處理圖像以校正相位卷褶混疊包括確定MR圖像中的信噪比低於閾值水平的至少一個低信號像素；以及省略處理該低信號像素。
[0015]一些實施方式包括獲取MR數據。在一些實施方式中，獲取MR數據包括獲取對應
於每個回波時間的幅值數據P (r)和相位數據一些實施方式包括傅立葉變換k-空
間數據以生成幅值數據P (r)和相位數據(這些是MR圖像)。
[0016]在一些實施方式中，所生成的MR圖像包括幅值圖像和相位圖像或複雜圖像。
[0017]另一方面，公開了一種對對象進行核磁共振成像的方法，該方法包括:接收(來自一個或多個RF線圈的)MR數據，該MR數據包括利用具有不同的回波時間系列的MR掃描生成的幅值信息和相位信息；基於MR數據生成一個或多個測量的MR圖像；以及處理測量的MR圖像，以對於圖像中的至少一個像素生成不混疊的或基本上不混疊的相位信息。一些實施方式包括處理測量的MR圖像，以對於圖像中的基本上所有像素生成不混疊的或基本上不混置的?目息。
[0018]在一些實施方式中，對每個回波時間生成至少一個圖像(例如，二維圖像或三維圖像)。
[0019]一些實施方式包括基於對應於第一回波時間的MR數據生成第一複雜圖像；基於對應於第二回波時間的MR數據生成第二複雜圖像；以及基於第一複雜圖像和第二複雜圖像生成相位差圖像。
[0020]在一些實施方式中，通過第一複雜圖像與第二複雜圖像的複雜分割生成相位差圖像。在一些實施方式中，測量的MR圖像包括對應於第一組回波時間的第一組圖像和對應於不同於第一組回波時間的第二組回波時間的第二組圖像。
[0021]一些實施方式包括基於來自第一組圖像中的至少一個圖像的複雜分割來改變第一組圖像中的所述圖像。一些實施方式包括在進行複雜分割時生成兩個相位圖像的差。
[0022]一些實施方式包括基於來自第二組圖像中的至少一個圖像的複雜分割來改變第二組圖像中的所述圖像，例如以生成改變後的圖像。
[0023]在一些實施方式，改變第一組圖像中的所述圖像包括:根據基於複雜分割產生的第一相位差信息，改變第一組圖像，以生成第一組改變後的MR圖像。
[0024]在一些實施方式，改變第二組圖像中的所述圖像包括:根據基於複雜分割產生的第二相位差信息，改變第二組圖像，以生成第二組改變後的MR圖像。
[0025]—些實施方式包括基於第二相位差信息進一步改變第一組改變後的圖像。
[0026]一些實施方式包括，對於至少一個像素，基於至少兩個回波時間的MR數據計算在相應的回波時間的預測的相位值。
[0027]一些實施方式包括將預測的相位與相應的測量的相位進行比較，如果預測的相位與測量的相位之差在閾值範圍內，通過加上或減去2 π的倍數來改變測量的相位，以使所述差在閾值範圍內。
[0028]一些實施方式包括基於改變後的測量的相位生成改變後的圖像。
[0029]在一些實施方式中，至少一些MR數據對應於梯度回波掃描。
[0030]在一些實施方式中，至少一些MR數據對應於梯度回波平面掃描。
[0031]一些實施方式包括:對於偶數相位圖像和/或奇數相位圖像，通過減去圖像的中心的相位值或接近圖像的中心的相位值來校正渦流梯度引起的相位效應，且在生成抗混疊圖像後加回偏移值。在一些實施方式中，該偏移值對於偶數圖像和奇數圖像可以是不同的。
[0032]另一方面，一種系統包括:處理器，該處理器配置成接收MR數據和使用上述和本文所述的方法處理數據。一些實施方式包括與處理器通信的MR成像器，且該MR成像器配置成產生MR數據。
[0033]另一方面，公開了一種電腦程式產品，其包括計算機可用的永久介質，該計算機可用的永久介質中具有計算機可讀程序代碼，該計算機可讀程序代碼適於被執行以實現上述或本文描述的任一方法。
[0034]應該理解，下文將更詳細討論的上述構思和附加構思的所有組合(假定這些構思不互相矛盾)被考慮作為本文中所公開的發明主題的一部分。尤其是，出現在本公開內容的結尾的所要求保護的主題的所有組合被考慮作為本文中所公開的發明主題的一部分。還應該理解，本文中所明確採用的、也可出現在通過引用併入本文的任何公開內容中的術語應當被賦予與在本文中所公開的特定構思最一致的含義。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035]附圖不一定是按比例繪製的，而重點通常是放在說明本發明的原理上。
[0036]圖1示出用於減少或消除相位混疊的示例性過程；
[0037]圖2示出用於校正相位卷褶的示例性過程；
[0038]圖3是MR成像系統的框圖；
[0039]圖4是應用於11個回波梯度回波脈衝序列的CAMPUS處理方案的流程圖；[0040]圖5示出在CAMPUS展開過程中，利用3T，11回波掃描獲得的正常志願者中腦切片的MR相位圖像。最上面一行示出在回波I (圖片A)、回波4 (圖片B)、回波7 (圖片C)和回波10 (圖片D)的原始相位圖像。中間一行示出來自成對回波(1，2)(圖片E)、成對回波(4,5)(圖片F)、成對回波(7，8)(圖片G)和成對回波(10，11)(圖片H)的相鄰回波的複雜
分割的相位超前
【權利要求】
1.一種對對象進行核磁共振成像的方法，所述方法包括: 接收MR數據，所述MR數據對應於使用具有n個不同的回波時間系列的MR掃描生成的n個複雜MR圖像，其中，n是大於或等於2的整數，每個圖像對應於各自的回波時間；以及處理所述圖像以校正相位卷褶混疊，所述處理包括: i)複雜分割對應於第二回波時間的第二圖像與對應於第一回波時間的第一圖像以生成分割的複雜圖像； ii)使用來自所述分割的複雜圖像的相位的縮放來確定所述第二圖像中的一個或多個像素的預測相位； iii)對於所述第二圖像中的一個或多個像素，將所述預測的相位與測量的相位進行比較，以及 如果所述預測的相位和所述測量的相位之差在第一閾值範圍內，則使所述第二圖像的所述測量的相位保持不變； 如果所述預測的相位和所述測量的相位之差在所述第一閾值範圍外，則通過增加2 π的倍數來改變所述測量的相位的值直到所述差落在所述第一閾值範圍內。
2.根據權利要求1所述的方法，所述處理還包括: iv)使用來自所述分割的複雜圖像的相位的縮放，通過對所述第二圖像的對應的相位增加所述相位的縮放，來確定第三圖像中的一個或多個像素的預測的相位； v)對於所述第三圖像中的一個或多個像素，將所述預測的相位與測量的相位進行比較，以及 如果所述預測的相位和所述測量的相位之差在第一閾值範圍內，則使所述第二圖像的測量的相位保持不變； 如果所述預測的相位和所述測量的相位之差在所述第一閾值範圍外，則通過增加2 π的倍數來改變所述測量的相位的值直到所述差落在所述第一閾值範圍內。
3.根據權利要求2所述的方法，還包括:重複地繼續處理對應於其餘的n-3個回波時間的圖像。
4.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，對於至少一個像素，將基於複雜分割計算的所述第一圖像和所述第二圖像之間的相位差Δφ(r>加入到所述第一圖像的相位，以生成預測的相位φnew(r,TE2)。
5.根據權利要求4所述的方法，包括，對於至少一個像素，將所述預測的相位-φnew(r,TE2)與所述第二圖像的測量的相位φ(r,TE2):進行比較， 如果偏wφnew(r,TE2)- φ(r,TE2)小於或等於閾值，則不改變φ(r,TE2); 如果鳥φnew(r,TE2) - φ(r,TE2)大於閾值，則加上或減去2 π的q倍，直到(φnew(r,TE2) — φ(r,TE2)+/_q2π).的絕對值小於給定值 ε。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，ε為約0.1π或更小。
7.根據權利要求5或6所述的方法，其中，對於每個像素，ε被設定為απ，其中α取決於與至少一個複雜圖像對應的幅值圖像中的信噪比SNR。
8.根據權利要求7所述的方法，其中，α被設定為1/SNR的倍數。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，α被設定為約3/SNR。
10.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，將來自第η個回波的校正後的相位用作SWI分析的輸入，其中η為I和P之間的任何整數，其中P是在掃描中所收集的回波的總數。
11.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，將來自第η個回波的校正後的相位用作SW頂分析的輸入，其中η為I和P之間的任何整數，其中P是在掃描中所收集的回波的總數。
12.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，處理所述圖像以校正相位卷褶混疊包括: 確定MR圖像中的信噪比低於閾值水平的至少一個低信號像素；以及 省略處理所述低信號像素。
13.根據前述權利要求中任一項所述的方法，還包括:獲取所述MR數據。
14.根據權利要求13所述的方法，其中，獲取所述MR數據包括獲取對應於每個回波時間的幅值數據P (r)和相位數據φ(Ι');且還包括: 傅立葉變換與所述MR數據相關聯的k-空間數據以生成MR圖像。
15.根據權利要求14所述的方法，其中，所生成的MR圖像包括幅值圖像和相位圖像或複雜圖像。
16.—種對對象進行核磁共振成像的方法，所述方法包括: 接收MR數據，所述MR數據包括利用具有不同的回波時間系列的MR掃描生成的幅值信息和相位信息； 基於所述MR數據生成一個或多個測量的MR圖像；以及 處理所述測量的MR圖像，以對於所述圖像中的至少一個像素生成基本上不混疊的相位信息。
17.根據權利要求16所述的方法，包括處理所述測量的MR圖像，以對於所述圖像中的基本上所有像素生成基本上不混疊的相位信息。
18.根據權利要求16到17中任一項所述的方法，其中，對每個回波時間生成至少一個二維圖像。
19.根據權利要求16到18中任一項所述的方法，其中，對每個回波時間生成至少一個三維圖像。
20.根據權利要求16到19中任一項所述的方法，包括: 基於對應於第一回波時間的MR數據生成第一複雜圖像； 基於對應於第二回波時間的MR數據生成第二複雜圖像；以及 基於所述第一複雜圖像和所述第二複雜圖像生成相位差圖像。
21.根據權利要求20所述的方法，其中，通過所述第一複雜圖像與所述第二複雜圖像的複雜分割生成所述相位差圖像。
22.根據權利要求21所述的方法，其中，所述測量的MR圖像包括對應於第一組回波時間的第一組圖像和對應於不同於所述第一組回波時間的第二組回波時間的第二組圖像。
23.根據權利要求22所述的方法，包括:基於來自所述第一組圖像中的至少一個圖像的複雜分割來改變所述第一組圖像中的所述圖像。
24.根據權利要求23所述的方法，包括: 基於來自所述第二組圖像中的至少一個圖像的複雜分割來改變所述第二組圖像中的所述圖像。
25.根據權利要求23所述的方法，其中，改變所述第一組圖像中的所述圖像包括: 根據基於所述複雜分割產生的第一相位差信息，改變所述第一組圖像，以生成第一組改變後的MR圖像。
26.根據權利要求25所述的方法，其中，改變所述第二組圖像中的所述圖像包括: 根據基於所述複雜分割產生的第二相位差信息，改變所述第二組圖像，以生成第二組改變後的MR圖像。
27.根據權利要求26所述的方法，包括基於所述第二相位差信息進一步改變所述第一組改變後的圖像。
28.根據權利要求16到27中任一項所述的方法，包括:對於至少一個像素: 基於至少兩個回波時間的MR數據來計算在相應的回波時間的預測的相位值。
29.根據權利要求28所述的方法，包括將所述預測的相位與相應的測量的相位進行比較，如果所述預測的相位與測量的相位之差在閾值範圍內，則通過加上或減去2π的倍數來改變所述測量的相位，以使所述差在所述閾值範圍內。
30.根據權利要求29所述的方法`，包括基於改變後的測量的相位生成改變後的圖像。
31.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，至少一些所述MR數據對應於梯度回波掃描。
32.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，至少一些所述MR數據對應於梯度回波掃描或平面回波掃描。
33.根據前述權利要求中任一項所述的方法，還包括校正對應於所述第一回波時間的所述第一圖像，以生成展開的相位圖像。
34.根據前述權利要求中任一項所述的方法，還包括使用對應於至少三個回波時間的MR數據來針對局部場變化校正一個或多個MR圖像。
35.根據前述權利要求中任一項所述的方法，還包括:對於偶數相位圖像和/或奇數相位圖像，通過減去圖像中心的相位值來校正渦流梯度引起的相位效應，且在生成抗混疊圖像後將偏移量加回。
36.一種系統,包括: 處理器，所述處理器配置成接收MR數據和使用權利要求1到35中任一項所述的方法處理所述數據。
37.根據權利要求36所述的系統，還包括MR成像器，所述MR成像器與所述處理器通信且被配置成產生所述MR數據。
38.一種電腦程式產品，包括計算機可用的永久介質，所述計算機可用的永久介質中具有計算機可讀程序代碼，所述計算機可讀程序代碼適於被執行以實現權利要求1到35中任一項所述的方法。
【文檔編號】G01V3/175GK103649782SQ201280032969
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年5月1日 優先權日:2011年5月2日
【發明者】馬克·E·哈克, 馮偉 申請人:磁共振創新有限公司