[发明专利]用于压缩感测MRI中的经改进的k-空间采样的方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁共振成像，具体涉及一种用于k-空间采样的方法。

背景技术

随着医学成像的最新进展，对加速MRI扫描的兴趣已经增加。可以使用有效的k-空间采样、并行成像或压缩感测方法来加速MRI扫描。

压缩感测依赖于不相干采样，在MRI中其是经由在笛卡尔采样中的相位编码线的伪随机选择通过对k-空间的不规则采样或通过应用非笛卡尔轨迹来实现的。大多数图像在所有频率上是不均匀稀疏的，而可以具有密集的低频率信息和稀疏的高频率信息(细节、边缘)。这也通过以下的事实得到反映，即通常信号能量的大部分被集中在k-空间中心并且向k-空间外围减小。

LustigM、DonohoD、PaulyJ.的MagnResonMed2007；58：1182–95公开了一种针对用于快速MR成像的压缩感测的应用的方法。

发明内容

各个实施例提供了如由独立权利要求的主体所描述的操作磁共振成像MRI系统的经改进的方法、经改进的计算机程序产品和经改进的磁共振成像MRI系统。在从属权利要求中描述了有利的实施例。

在一个方面中，本发明涉及一种用于采集来自对象中的目标体积的磁共振数据的磁共振成像MRI系统，所述磁共振成像系统包括：存储器，其用于存储机器可执行指令；以及处理器，其用于控制所述MRI系统，其中，对所述机器可执行指令的运行令所述处理器：在所述目标体积的k-空间域上确定能量分布；接收表示所述k-空间域的欠采样的程度的减小因子；从所述能量分布和接收到的减小因子导出采样密度函数；从所述采样密度函数导出所述k-空间域的能量相关采样样式；使用脉冲序列来控制所述MRI系统以采集欠采样k-空间数据，所述脉冲序列沿着导出的采样样式来对所述k-空间域进行采样；对采集到的欠采样数据应用压缩感测重建以重建所述目标体积的图像。

根据归一化条件可以根据所述能量分布来获得所述采样密度函数。所述归一化条件可以要求，在所述k-空间域上的所述采样密度函数的积分等于所要求的样本数量＝(在奈奎斯特采样时的样本总数)/(总减小因子)。所述采样密度函数可以被用于导出在所述k-空间域中的采样密度。例如，这可以是通过使用在所述k-空间域中的k-空间间隔中的采样密度函数积分针对k-空间域中的给定的k-空间区域或所述间隔来进行的，所述间隔可以等于(在奈奎斯特采样时间隔中的样本数量)/(局部减小因子)。所述局部减小因子(即采样密度)是被用于在所述k-空间间隔中的欠采样的减小因子。

在k-空间域上的所述能量分布(或k-空间能量分布)是在所述k-空间域中的每个采样点处的能量值的分布。其可以通过对所述目标体积进行(MR)成像来获得。所述k-空间域可以与预定义的视场(FOV)和在图像空间中的分辨率相关联。

可以在所述k-空间域的不同方向上(例如在ky方向和kz方向上)执行所述欠采样。所述欠采样可以指代这样的事实，即导出所述采样样式所利用的采样密度可以小于奈奎斯特采样的采样密度。

可以使用泊松盘采样(和导出的采样密度值)来随机地导出所述采样样式。

这些特征可以具有提供有效且准确的欠采样样式的优势，这是因为它们可以容易地使欠采样适合于被成像的所述目标体积的适当的k-空间能量分布。

另一优势可以是可以减小总体扫描时间，这是因为可以避免一些采样步骤。也可以提供经改进的图像质量。

根据一个实施例，所述MRI系统还包括接收器RF线圈的阵列，所述接收器RF线圈的阵列用于以欠采样的程度的并行数据采集，其中，对所述机器可执行指令的运行还令所述处理器：对采集到的欠采样数据应用组合的压缩感测和并行成像重建以重建所述目标体积的图像。

根据一个实施例，所述并行成像重建包括SENSE重建和GRAPPA重建中的一个。

可以与压缩感测重建组合来应用所述SENSE重建。该实施例可以是有利的，这是因为其可以提供在至少一个k-空间方向上的额外的欠采样，并且可以实现较高的减小因子。再者，与仅使用压缩感测的方法相比，可以进一步地减小扫描时间。

根据一个实施例，对所述采样样式的所述导出包括将所述采样密度函数分成多个部分，每个部分跨越各自的k-空间区域；使用在多个k-空间区域中的密度函数值来确定在所述k-空间区域中的每个中的采样密度，其中，使用所确定的采样密度来导出所述采样样式。这可以提供准确的采样样式。

在另一个范例中，来自所述采样密度函数的密度值可以被用于导出所述采样样式，而不将其分成多个部分。