[发明专利]用于减小扩散成像中的失真的方法和磁共振设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于校正图像失真的方法，这些图像失真可能在拍摄检查对象的扩散加权的磁共振图像(下面也称为“MR图像”)时出现，本发明还涉及可用于执行这样的方法的磁共振设备(下面也称为“MR设备”)。

背景技术

在扩散成像中通常拍摄多个具有不同扩散方向和扩散权重的图像并且相互组合。扩散权重的大小大多通过所谓的“b值”来确定。由此，具有不同扩散方向和扩散权重的扩散图像或者由这些扩散图像组合的图像可以用于诊断目的。从而可以通过对所拍摄的扩散加权的图像的适当组合来产生具有特别有诊断说服力的参数表，如说明“明显扩散系数(ADC)”或“各向异性比值(FA)”的表。

但不利的是，通过扩散梯度可能导致涡流场，该涡流场又导致图像失真，图像失真的外观图像既取决于梯度的幅度，即扩散权重，又取决于梯度的方向。由此如果所拍摄的单张图像被未经校正地相互组合以例如产生所述参数表，则对每幅图像都不同的失真会导致像素信息的错误对应，由此导致错误或至少导致所计算的参数减小了精度。尤其是在借助平面回波技术(EPI)拍摄的扩散加权的图像中，由涡流导致的失真是一种特别大的挑战，因为一方面在EPI成像中典型地特别高的灵敏度(在相位编码方向上大约是每像素10Hz)经受静态和动态的场干扰，另一方面恰好在此使用高的梯度幅度来调节扩散梯度。

在现有技术中公知多种基于图像的方法来校正扩散成像中由涡流造成的失真。从而例如在Haselgrove等人的公开文献(在MRM 36：960-964，1996)中描述了一种方法，在该方法中首先拍摄未失真的MR参考图像，其中b＝0，即不施加扩散梯度。此外针对待校正的方向拍摄具有小扩散权重的第二校准测量。小的扩散权重在此例如意味着150s/m²的b值。由此假定，可以比具有缩放系数N、剪切系数S和位移或平移T的简单的仿射变换更好近似地描述图像中的失真。因此，借助两个校准测量，即参考图像的测量和具有小扩散加权的图像的测量，确定针对M、S和T的失真参数。这样确定的失真参数M、S和T接着在使用外推关系式的情况下被用于校正实际的扩散加权的有用MR图像，其中b值例如是1000s/m²。该方法对每个扩散方向都需要至少一次校准测量。

此外，在Bodammer等人的公开文献(在MRM 51：188-193，2004)中描述了一种方法，其中在校准测量的范围中拍摄两幅具有相同扩散方向和扩散权重、但相反极性的图像。在相反极性情况下的扩散对比度保持不变，而该相反对失真起的作用是倒置。这意味着，从延伸得出缩短，从正剪切得出负剪切，从正平移得出负平移。在该方法中，必须针对每个扩散方向和针对每个扩散权重分另拍摄两幅图像。

在Zhuan等人的文献中描述了一种校正方法，其中一次性测量参考梯度脉冲的几何失真特性，然后根据模型而转用于任意的梯度脉冲。

所有上述方法在以下方面是相同的，即在校正时仅考虑仿射变换(平移，缩放，剪切)，即零阶和第一阶的图像失真。这发生在下述假设的情况下，即主要剩余的动态干扰场的空间分布具有与该干扰的产生者-即扩散梯度-相同的几何学。但在现代MR设备中，该假设不总是正确的。在现代MR设备中，例如通过梯度脉冲形状的预失真(所谓的“预加重”)补偿均匀的干扰场，使得剩余的干扰场具有更为复杂的空间几何学。由此为了精确组合扩散加权的图像，需要校正超出仿射变换的图像失真。

在US2007/0223832A1中描述了不同的方法，用于在使用在两幅或多幅扩散加权的图像之间相对参考(mutual reference)的情况下实现对这些扩散加权的图像的校正。在大多数这里所描述的实施例中，同样只考虑线性变换。仅在最后一个实施例中使用更为复杂的函数，其中建议使用完全一般形式的函数，该函数具有对列下标以及所有展开系数的立方依赖关系。

在Rohde等人的文献(在MRM 51：103-114，2004)中，描述了一种既针对由涡流场引起的失真又针对患者运动来对扩散加权的图像进行的同时校正。为了进行该校正，借助一种变换将扩散加权的测量的失真的坐标映射到目标坐标。该变换在此由运动分量和涡流分量组成。为了进行针对涡流分量的几何变换，考察满足拉普拉斯等式的、直到包括第二阶的全部场几何学。因此，该方法超出了对纯仿射变换的校正。但是为了达到更好的校正，期望的是还考虑很多更高阶的场几何学。