[发明专利]考虑高阶动态场重建对象的磁共振图像的方法

说明书

技术领域

当前，利用磁场和核自旋之间的相互作用形成二维或三维图像的图像形成MR方法得到了广泛使用，尤其是在医疗诊断领域，因为对于软组织的成像而言，所述方法在很多方面比其他成像方法有优势，所以所述方法不需要电离辐射，而且通常是无创的。

背景技术

根据通常的MR方法，将患者的身体或者通常而言将待检查对象布置到强的均匀磁场B₀中，同时该磁场的方向定义了测量所基于的坐标系的轴、一般为z轴。

磁场根据所施加的磁场强度为各核自旋产生不同的能量水平。可以通过施加具有定义频率、即所谓的拉莫尔频率或MR频率的交变电磁场（RF场）来激励这些核自旋（自旋共振）。从宏观的角度来看，各核自旋的分布将产生总体磁化，可以通过施加具有适当频率的电磁脉冲（RF脉冲）使该总体磁化偏离平衡状态，从而使该磁化执行围绕z轴的旋进运动，其中电磁脉冲的磁场垂直于z轴延伸。

可以借助于接收RF天线检测磁化的任何变化，该接收RF天线以如下方式在MR设备的检查体积内进行布置和取向，即使得沿垂直于z轴的方向测量该磁化变化。

为了实现体内的空间分辨率，将沿三个主轴延伸的恒定磁场梯度叠加到均匀磁场上，从而导致自旋共振频率的线性空间依赖性。由该接收天线拾取的信号然后包含具有与体内的不同位置相关联的不同频率的分量。

经由接收天线获得的信号数据对应于空间频域，并且称为k空间数据。该k空间数据通常包括利用不同相位编码采集的多条线。通过采集若干样本使每条线数字化。例如，借助于傅里叶变换，将k空间数据的样本集转化为MR图像。

磁共振成像通常依赖于磁场的恒定梯度、即空间上的线性变化以对接收的信号进行空间编码。然而，根据麦克斯韦方程这些恒定梯度必然带来磁场的非恒定梯度、即空间上的非线性变化，其中能够通过理论对该非恒定梯度进行预测。已将这些非恒定梯度命名为麦克斯韦梯度或伴随梯度。此外，基本上会在任何采集序列中表现出来的恒定梯度的时间变化将导致涡流，可以将该恒定梯度的时间变化看作是非恒定梯度，其亦随时间演变。可以通过系统建模在某种程度上对这些非恒定梯度进行预测，或者能够以高精确度对这些非恒定梯度进行测量（Barmet C,De Zanche N,PruessmannKP.Spatiotemporal magnetic field monitoring for MR.Magn Reson Med 2008;60:187-197）。亦称为高阶动态场的这两种类型的非恒定梯度将导致傅里叶编码的失真，从而导致所产生的图像中的伪影，因为在当今的重建中一般将其忽略不计。

近来，已经证明了在重建中考虑、即不忽略高阶动态场的基本可行性，而且利用强力重建方案论证了图像质量的相关改善（Wilm BJ,Barmet C,Pavan M,Boesiger P，Pruessmann KP.Integration of higher-order dynamicfields into MR reconstruction.Proc ISMRM 2009;562）。然而，对将采集数据与未知图像联系起来的编码矩阵的结构不作任何假设将导致非常大的线性方程组。对于临床应用而言，求解该方程组至今仍然具有不可企及的复杂性。

此外，近来也有人在考虑有意将非恒定梯度用于空间编码，这在图像重建中导致类似的问题。

从上文将容易认识到，需要一种利用考虑了高阶动态场的空间编码对对象的磁共振图像进行重建的改进的方法。因此，本发明的目的在于提供一种这样的方法。

发明内容

根据本发明，提供了一种利用通过梯度场进行的空间编码来采集对象的磁共振图像的方法，其中，所述梯度场包括非线性梯度场分量，其中，该方法包括选择空间变量基函数的有限集，从而通过该基函数的线性组合来描述包括非线性梯度场分量的梯度场。该方法还包括：确定用于所述线性组合的基函数的时间变化权重；采集对象的磁共振数据；以及将所采集的磁共振数据嵌入到多维空间中，其中，维数是由选定的基函数的数量给出的；以及将此多维空间中的所采集的磁共振数据从测量域变换至图像域。最后，通过沿剩余（surplus）维度的线性组合从该经变换的多维空间计算期望的对象的磁共振图像。

本发明的实施例的优点在于能够在不显著增加计算时间或者在不需要昂贵、高性能计算群集的情况下，在重建中考虑高阶动态场。因此，能够在例如漫射加权成像的临床应用中提高图像质量，或者能够将非恒定梯度场用于空间编码。