[发明专利]用于多切片和多板获取的压缩感测重构

说明书

用于多切片和多板获取的压缩感测重构。一种用于使用磁共振成像设备获取三维图像体积的方法，包括：执行多切片或多板获取过程以获取对应于成像对象的多个切片或三维板。每个相应的切片或三维板被包括在包括k空间数据的多个切片或三维板中。应用迭代压缩感测重构过程以联合地将所述多个三维板重构为单个一致体积。所述迭代压缩感测重构过程对成本函数求解，所述成本函数包括对应于所述多个三维板的单独数据保真项的总和。

技术领域

本发明一般地涉及用于磁共振成像（MRI）多切片和多板（multi-slab）获取的方法、系统和装置，其中使用压缩感测技术来重构所获取的数据。所公开的方法、系统和装置可以应用于各种MRI应用，例如包括血管造影成像。

背景技术

在磁共振成像（MRI）的上下文中，术语“多板成像”指的是在单次扫描期间获取多个3D体积。多板成像的一个传统示例是飞行时间（TOF）技术，其中将非饱和自旋的血液流入用来描绘血管。由于非饱和，这些自旋比周围的固定自旋给出更多的信号。使用此技术，获取薄板中的数据以便优化血管对比是必要的。

不幸的是，多板获取导致单独矩阵每一个具有有限大小（尤其是在板方向上）。此类板的单独重构导致有限的不相干（incoherence）。继而，这限制了获取的加速潜能并可能降低图像质量。因此，期望的是提供一种解决这些和其它与多板获取相关联的问题的重构技术，以允许在加速或者另外欠采样（undersample）场景下获取板，而没有退化所得到图像的质量。

发明内容

通过提供与多板获取技术相关的方法、系统和装置，本发明的实施例解决并克服了一个或多个上述短处和缺点，其中使用同时所有板的组合信息来执行图像重构。所提出的方案可能导致在各种多板应用中改善图像质量和信噪比（SNR）。

根据一些实施例，一种用于使用磁共振成像设备获取三维图像体积的方法，包括：执行多切片或多板获取过程以获取对应于成像对象的多个切片或三维板。每个相应切片或三维板被包括在包括k空间数据的多个切片或三维板中。应用迭代压缩感测重构过程来联合地重构所述多个三维板作为单个一致体积（consistent volume）。在前述方法中使用的迭代压缩感测重构过程对成本函数（cost function）求解，所述成本函数包括对应于所述多个三维板的单独数据保真项（fidelity terms）的总和。在一个实施例中，每个单独数据保真项对应于与相应切片或三维板相关联的k空间数据与对应于所述相应切片或三维板的当前估计图像体积的遮蔽区域的比较。所述当前估计图像体积的遮蔽区域可以例如是数据的零填充矩阵（zero-padded matrix），其中非零数据元素在对应于相应切片或三维板的位置处。

可以将各种技术用于对在前述方法中使用的成本函数进行求解。例如，在一些实施例中，所述迭代压缩感测重构过程使用近端梯度算法（proximal gradient algorithm）以通过多次迭代来对所述成本函数求解。在一些实施例中，所述成本函数还包括独立于切片或三维板的总数目的规则化部分（regularization portion）。此规则化部分可以在每次迭代期间用来例如将小波变换应用到当前估计图像体积。

另外，在前述方法中使用的获取过程的细节可以变化。例如，在一个实施例中，所述获取过程沿着板方向对成像对象执行不相干欠采样。在其它实施例中，所述获取过程采用加速3D TOF采样策略。该3D TOF采样策略可以例如在ky-kz相位编码方向上采用可变密度螺旋叶序列或者可变密度泊松模式。

根据其它实施例，一种用于使用磁共振成像设备获取三维图像体积的制品，其包括非瞬态有形计算机可读介质，其保存计算机可执行指令以用于执行包括两个步骤的方法。第一，使用包括在所述磁共振成像设备中的多个线圈来执行感兴趣区域的欠采样多板扫描，从而产生多个三维板。可以将各种技术用于执行此扫描。例如，在一个实施例中，使用沿着板方向对感兴趣区域的不相干欠采样来执行扫描。一旦获取了三维板，则通过求解成本函数来将它们联合重构为单个一致体积，其包括对应于三维板的单独数据保真项的总和。