[发明专利]用于并行磁共振成像的设备和方法

说明书

本发明涉及一种用于对置于静态且基本上均匀的主磁场中的身体进行磁共振(MR)成像的设备。

此外，本发明涉及一种用于并行MR成像的方法和一种用于MR成像设备的计算机程序。

在MR成像中，将由RF和磁场梯度脉冲组成的脉冲序列施加到对象(患者)上以产生相位编码MR信号，该信号借助于接收天线来采集以便获得来自所述对象的信号并重建其图像。自从其初步发展以来，MR成像应用的临床相关领域的数量已经巨大地增加。MR成像可应用到身体的几乎每个部分，并且它可用于获得有关多个人体重要功能的信息。在MR成像扫描期间施加的脉冲序列完全确定了重建图像的特征，诸如对象中的位置和方向、尺寸、分辨率、信噪比、对比度、移动的灵敏度、等等。MR设备的操作者必须选择适当的序列并且必须为各自的应用调整并优化其参数。

在已知的并行MR成像技术中，使用具有不同空间灵敏度分布的多接收天线(RF线圈)来降低诊断图像的扫描时间。这可通过对k空间作二次采样来实现，即与按照尼奎斯特原理完全覆盖预定视场所必需的实际相比，采集较小的相位编码MR信号的集合。

在已知的所谓SENSE技术中(参见例如Pruessmann等人的MRin Medicine，volume 42，page 952，1999)，MR信号经由MR设备的多个表面接收线圈以二次采样的方式进行同时采集。相对于几何空间中整个预定视场所实际需要的相位编码步骤的数量，K空间中的相位编码步骤的数量减少了。该二次采样导致了减小的视场。遵照SENSE技术，根据每个接收线圈分别二次采样的数据来重建图像。由于二次采样，因此这些图像包含了叠影或所谓的混叠伪影。在已知的接收线圈的空间灵敏度分布的基础上，能够借助于全视场内空间位置处图像值中的矩阵计算，分解(展开)出对于重建图像的叠影图像值的各自贡献。该结果是磁化信号的无混叠图像。这样，使用所采集的MR信号通过接收线圈的空间灵敏度分布进行空间编码，以便极大地加快图像采集程序。当使用已知的SENSE技术用于计算全视场的最后图像时，全视场相对于缩减视场的尺寸比率也被称为缩减因子或简称为SENSE因子。

在广义的SENSE成像策略中，最终图像的计算涉及由接收天线的空间灵敏度分布所确定的大型、所谓编码矩阵的求逆。实际挑战在于对该矩阵的直接求逆。这完全是因为矩阵求逆非常占存储空间并且计算密集，尤其是MR信号数据的非笛卡尔采样。此外，大缩减因子下的编码矩阵得到较差地调节，使得求逆不稳定，从而导致不希望的噪声放大。

前述问题得到已知的PARS技术中(Yeh等人的MR in Medicine，volume 53，page 1383，2005)的处理。PARS代表了k空间中具有适当半径的并行MR成像。根据PARS技术，使用采集的MR信号样本计算线圈信号数据值，所述信号样本存在于从待重建采样位置开始k空间中的小且可调半径中。作为借助于最小二乘拟合程序所执行的该计算结果，每个接收线圈都可获得具有完全k空间采样的MR信号数据集。与单个接收天线有关的图像可根据这些完全的信号数据集进行重建。根据单个图像的图像值的平方和获得最终的MR图像。

PARS技术的已知问题在于首先重建单个线圈的图像，然后将其结合到全视场的幅度图像中。重建的图像并不包含相位信息，并且由于不均匀的线圈灵敏度分布而具有不均匀强度。此外，它在SNR(信噪比)方面的性能也是不能令人满意的。这主要是由于生成最终图像的平方和法。PARS的另一缺点在于用于估计信号样本的最小二乘拟合程序依靠对单个接收线圈的空间灵敏度分布的先验知识。由于涉及PARS重建程序的多个矩阵乘法运算，因此计算效率未达最佳标准。

因此，容易意识到需要一种并行MR成像的改进技术，其能够使计算高效并且精确的图像重建。本发明的另一目的在于提供一种并行成像的MR设备，其被布置用来重建最终图像而无需对单个接收线圈空间灵敏度分布的先验知识。

根据本发明，公开了一种用于对置于静态且基本上均匀的主磁场中的身体进行MR成像的设备。该设备具有多个接收天线，其具有不同的灵敏度分布，用于接收来自所述身体的相位编码MR信号。本发明的设备被布置成：

-经由各接收天线同时采集MR信号，

-根据采集的MR信号计算在k空间位置的完全集处的中间MR信号数据，其中，使用加权因子，按照采集的MR信号样本的线性组合来计算中间MR信号数据值，所述加权因子是从采集的MR信号样本的协方差中导出的，

-根据中间MR信号数据重建MR图像。