[发明专利]局部化且高度约束的图像重构方法

说明书

相关专利申请

本项申请基于2007年2月19日提交的、题为“局部化且高度约束的图像重构方法”的美国临时专利申请序列号No.60/901,728高度约束。

有关联邦政府资助研究的声明

本发明得到了国家健康研究院基金项目HL72260的政府资助。美国政府享有本项发明的某些权益。

技术领域

本发明领域是医学图像，尤其是适用于从采集的图像数据中重构图像的方法。

背景技术

核磁共振成像(MRI)使用核磁共振(NMR)现象来产生图像。当诸如人体组织之类的物质承受均匀磁场(极化场B₀)时，在人体组织中的各个自旋磁矩试图对准该极化磁场，但是在其特征拉莫尔频率上按任意次序绕其进动。如果物质或者组织承受着磁场(激励场B₁)且该磁场处于x-y平面并接近于拉莫尔频率，则静对准的磁矩M_z会发生旋转，或者被“俘获”到x-y平面，以产生静横向磁矩M_t。受激励的自旋发出一信号，并且在激励信号B₁终止之后，可以接收和处理该信号，从而形成图像。

当采用这些信号来产生图像时，可以使用磁场梯度(G_x、G_y和G_z)。一般来说，要成像的区域可以测量周期的顺序来进行扫描，在这些测量周期中，可以根据所使用的指定限制方法来改变这些梯度。在本领域中，将每次测量结果称为“视图”并且由视图的个数来决定图像的质量。所产生的一组接收到的NMR信号、或视图、或K空间样本都被数字化且进行处理，以便于使用许多众所周知的重构技术中的一种技术来重构图像。总的扫描时间部分程度取决于各个测量周期或“脉冲序列”的长度，还部分程度取决于测量周期的个数或针对一图像所获得的视图的个数。有许多临床应用，在这些应用中，用于规定分辨率和SNR的图像的总的扫描时间是关键，并且其结果是，对于这一目的的许多改进还都在头脑中。

自从采用核磁共振成像诊断以来，投影重构方法一直是众所周知的方法，并且该方法再次被使用，正如美国专利No.6,487,435中所披露的那样。不同于在直线或笛卡尔扫描图案中对K空间进行采样(如在傅立叶成像中所实现的那样，并且如图2A所示)，是以投影重构方法采样具有一系列视图的K空间，它采样是从K空间中心向外延伸的径向线段，正如图2B所示。采样K空间所需要的视图数量确定了扫描的长度，并且如果采集到足够数量的视图的话，就会在重构图像中产生条纹伪像。美国专利No.6,487,435所披露的技术通过采集具有交错视图的连续欠采样图像并共享在连续图像帧之间的外围K空间数据来减小这种条纹。

在计算X线断层摄影术(“CT”)系统中，X射线源投影出扇形波束，它在直角坐标系中x-y平面中成一条直线，术语将该平面称之为“成像平面”。X射线波束通过要成像的受试者，例如，生病的病人，并且在阵列辐射检测器上成像。传输辐射的目的取决于在受试者对X射线的衰减，并且各个检测器产生分离的电子信号，这就是波束衰减的测量。从所有检测器上获得的衰减测量被分别采集，用于产生称之为“传输剖面”的图像。

在常规CT系统的源和检测器都是在成像平面内的一个钢架上围绕着病人旋转的，使得X射线与受试者相交的角度恒定变化。以给定角度来自检测器阵列的传输剖面被认为是受试者的“视图”和“扫描”，它包括在一个X射线源和检测器的旋转过程中以不同的角度方位所产生的一系列视图。在2D扫描中，对数据进行处理，以便于重构对应于通过受试者所产生的两维片段的图像。

就MRI而言，有大量的适用于X射线CT的临床应用，但其中扫描时间较长。例如，在节省时间的血管造影术中，当造影剂在感兴趣的区域中流动时，采集一系列图像帧。尽可能快地采集各个图像，从而获得表示造影剂流入的快照。这一临床应用的特殊挑战是在对冠状动脉或者血管进行成像时需要心脏关闭来抑制运动伪像。