[发明专利]用于联合轨迹和并行磁共振成像优化的系统和方法

说明书

描述了当利用磁共振成像(“MRI”)系统采集数据时实现的用于估计实际k空间轨迹、同时根据所采集的数据联合地重建图像的系统和方法。优化目标函数，目标函数考虑到实际k空间轨迹和设计的k空间轨迹之间的偏差，同时还考虑到目标图像。为了减小优化的计算负担，能够实现与k空间轨迹偏差和目标图像相关联的参数的降阶模型。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年10月1日提交的、并且标题为“用于联合轨迹和用于自动校准图像重建的并行磁共振成像优化的系统和方法”(“SYSTEMS AND METHODS FOR JOINTTRAJECTORY AND PARALLEL MAGNETIC RESONANCE IMAGING OPTIMIZATION FOR AUTO-CALIBRATED IMAGE RECONSTRUCTION”)的美国临时专利申请62/235,738的优先权。

关于联邦政府资助研究的声明

本发明在国家卫生研究院授予的EB017337、EB015896、EB012107、MH093765下通过政府支持做出。政府在本发明中具有某些权利。

技术领域

本发明的领域是用于磁共振成像(“MRI”)的系统和方法。更具体而言，本发明涉及用于根据利用MRI系统采集的数据来重建图像的系统和方法。

背景技术

许多快速成像MRI技术依赖k空间的有效遍历，包括螺旋成像、回波平面成像(“EPI”)、和波形-CAIPI。然而，由于硬件设计中的实际限制，这些轨迹通常会偏离由脉冲序列设计指定的理论路径。为了解释这些轨迹误差，研究人员利用广泛的测量来表征并校正这些偏差。例如，导航器能够连续采集以考虑到EPI扫描中交替线之间的相位误差。对于诸如螺旋成像和波形-CAIPI的方法，能够执行整个预扫描测量以映射k空间轨迹。这些技术可能时效低下并且在许多情形中需要针对不同的协议进行重复，这就需要映射不同的轨迹。

因而，仍然需要提供一种用于实现针对MRI的快速成像技术的方法，其不受到与采集导航器数据相关联的扫描时间或者固定轨迹映射的有限功能的限制。

发明内容

本发明通过提供一种根据利用磁共振成像(“MRI”)系统采集的数据来重建图像、同时联合地估计用于采样数据的实际k空间轨迹的方法而克服了前述缺陷。通过使用实现所设计的k空间轨迹的脉冲序列，将利用MRI系统采集的数据提供给计算机系统。通过优化目标函数，计算机系统根据这一数据来重建图像，其中目标函数还联合地估计当采集数据时采样的实际k空间轨迹并且重建图像。目标函数包括描述实际k空间轨迹和所设计的k空间轨迹之间的偏差的至少一项。

本发明的前述和其他方面将通过下面的描述呈现。在描述中，参考形成本发明一部分的附图；并且其中以图解本发明优选实施方式的方式示出。然而这些实施方式并非必然表示本发明的整个范围；并因此参考权利要求书并且于此用于解释本发明的范围。

附图说明

图1是阐释用于联合地估计实际k空间轨迹和从利用磁共振成像(“MRI”)系统采集的数据来重建目标图像的示例方法的各步骤的流程图。

图2示出点分布函数(“PSF”)的用途，以解释通过使用波形-CAIPI方法(左)中的正弦梯度而创建的相位。通过预扫描确定的PSF通常拟合为对应于切片(或相位编码)位置(右)的线性趋势。示出了需要准确确定的少数参数(傅里叶基准项的缩放比例)。

图3是示出当操纵用于描绘波形-CAIPI PSF的傅里叶系数时，RMSE跨有限数量的体素的变化的绘图。

图4描绘了利用整个预扫描方法和优化的PSF在等中心点处的体模重建对比(左、中)。在右面板中描绘了来自健康志愿者的使用优化PSF和临床相关FOV平移和旋转的活体图像。

图5示出示例磁共振成像(MRI)系统。

具体实施方式