[发明专利]用于指纹重构的无字典MR参数推测

说明书

本发明提供了用于指纹重构的无字典MR参数推测。一种生成磁共振（MR）参数映射的方法包括：创建一个或多个参数映射，每个相应参数映射包括与多个MR参数之一相关联的初始参数值。在多个时间点上执行动态更新过程。在每个相应时间点处执行的动态更新过程包括：使用MR扫描仪向受试者应用随机化脉冲序列以获取k‑空间数据集。该随机化脉冲序列配置为激发与所述多个MR参数相关联的不同值范围。所述动态更新过程还包括对所述k‑空间数据集应用重构过程以生成图像；以及使用跟踪过程基于所述随机化脉冲序列和所述图像，来更新所述一个或多个参数映射。

技术领域

本发明大体上涉及用于使用磁共振指纹重构技术来执行磁共振成像（MRI）参数推测的方法、系统和装置。所公开的技术可以应用于减少各种MRI应用中的扫描时间和重构时间。

背景技术

在磁共振成像（MRI）中，对象受到高强度恒定环境场的影响，并且RF脉冲序列被应用。扫描仪测量横向平面中所得到的磁化。瞬态轨迹除了其他以外还依赖于与对象相关联的组织参数（例如，纵向弛豫时间、横向弛豫时间和质子密度）。传统上，脉冲序列被设计为通过突出单个参数来生成对比。因此，为了获得对象的针对所有参数的定性分析，必须存在多次连续采集。脉冲序列必须被仔细设计并且采集被分开以确保连续测量的独立性。结果，必须大量地增加总的扫描时间以确保获取足够的测量结果。

磁共振指纹（MRF）是通过以下来解决这些问题的技术：利用以不同参数突出来持续生成对比以使得可以获取所有定量参数的设计替代序列设计。在MRF中，状态基于不同激发（翻转角度、重复时间）而改变，而不是激发系统以使得其总是处于相同状态。依赖于特定采集中所涉及的全部参数，磁化轨迹的改变将不同。跟随所有的采集，各种磁化轨迹可以被匹配以恢复原始参数。

一种常规的MRF技术称为直接MRF。该技术使用螺旋读出采集并且每次读出重构一个图像。采集是高度欠采样的并且导致图像中严重的欠采样伪影。简言之，对所获取的数据应用傅立叶变换以产生图像集。对于图像中的每个体素，该技术确定随时间过去而拟合磁化的静态参数集。通过将时间曲线与仿真字典进行比较来执行拟合。该技术本身是计算性密集和时间密集的，因为如果脉冲序列变化，则必须重新计算字典。而且，该技术是非迭代的并且所得到的参数映射可能仍然示出欠采样伪影。

另一常规MRF技术是迭代MRF。对于给定序列，所有可能参数通过仿真函数的映射是低维流形。为了重构图像，确定流形中的磁化映射，所述磁化映射与测量结果以及生成其的参数兼容。应用投影梯度下降算法，其中梯度步距降低误差形式测量结果，并且投影步距将磁化投影回到流形上。该技术相比于上述直接MRF重构技术而言减少了欠采样伪影。然而，投影仍然通过与从依赖序列的仿真生成的字典进行匹配来执行。

除了以上阐明的缺陷以外，依赖于字典的MRF技术还具有它们跨真实世界场景的适用性受到限制的缺点。例如，在字典被构造时，存在基础参数贯穿采集保持恒定或基本上相似的假设，从而忽视了可能发生在感兴趣区域中的任何运动。结果，基于字典的MRF系统不能应对其中受试者在成像期间移动的情形。类似地，基于字典的MRF系统不适于临床应用，诸如其中运动是固有的并且必须被计及以便提供精确结果的心脏成像。因此，期望提供用于获取MR参数映射的技术，所述技术提供MRF的益处而没有与基于字典的实施方式相关联的问题。

发明内容

通过提供与用于MRF重构的无字典磁共振（MR）参数推测有关的方法、系统和装置，从而导致与常规MRF技术相比优越的扫描速度，本发明的实施例解决并且克服了以上不足和缺陷中的一个或多个。与常规系统相对的，在此描述的技术利用概率论跟踪算法以估计随时间过去的参数变化。