對(duì)徑向采樣圖像數(shù)據(jù)集中的角向一致偽影的多步校正的制作方法
【專利摘要】本文公開了一種用于從使用利用頻率掃掠（SWIFT）激勵(lì)脈沖進(jìn)行的徑向磁共振成像來生成的圖像中去除靶眼偽影的方法。
【專利說明】對(duì)徑向采樣圖像數(shù)據(jù)集中的角向一致偽影的多步校正
[0001]優(yōu)先權(quán)要求
[0002]本申請(qǐng)要求了 2012年7月8日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)61/505，672的優(yōu)先權(quán)，該專利申請(qǐng)的全部公開內(nèi)容由此通過引用整體合并到本文中。
[0003]關(guān)于聯(lián)邦政府資助的研究或開發(fā)的聲明
[0004]本發(fā)明是利用由美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院授予的5P41RR008079下的政府支持來作出的。政府具有本發(fā)明中的某些權(quán)利。
【背景技術(shù)】
[0005]利用徑向分布的投影獲取的圖像有時(shí)可能包括非期望的偽影。許多種因素可能引起偽影。一些偽影可被忽略，而其它偽影可能使得圖像無用或?qū)е抡`診。
[0006]圖像偽影的一個(gè)例子類似于具有交替的深和淺陰影的大致同心的環(huán)的靶眼(bullseye)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本主題包括一種用于減小或校正由二維或三維徑向采樣數(shù)據(jù)集中的角向一致誤差導(dǎo)致的偽影。在一個(gè)例子中，角向一致誤差可能由先前的偽影校正例程引入。
[0008]本主題的例子可被應(yīng)用于徑向磁共振成像、徑向采樣成像系統(tǒng)(檢測(cè)器誤差)(SPECT、PET、CT中)及其它角向采樣成像系統(tǒng)。
[0009]本主題包括用于校正靶眼偽影的一種系統(tǒng)和一種方法。靶眼偽影可能出現(xiàn)在例如使用被稱為SWIFT的磁共振協(xié)議生成的徑向圖像中。根據(jù)掃掠成像、利用傅里葉變換得到的SWIFT協(xié)議使用經(jīng)頻率調(diào)制的脈沖來實(shí)現(xiàn)幾乎同時(shí)的激勵(lì)和接收。
[0010]在一個(gè)例子中，可使用第一過程部分地校正圖像的靶眼偽影，并且可使用第二過程校正靶眼偽影的剩余部分。第一過程和第二過程中的任一者或全部二者可包括在時(shí)域中執(zhí)行的計(jì)算或者使用在頻域中執(zhí)行的計(jì)算。
[0011]一個(gè)例子包括一種方法，該方法包括計(jì)算第一平均投影和計(jì)算第一靶眼校正。然后，將第一靶眼校正應(yīng)用于數(shù)據(jù)集，隨后該過程繼而計(jì)算第二平均投影和計(jì)算第二靶眼校正。另外，該方法包括基于第二靶眼校正來應(yīng)用逆靶眼校正。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]在不一定按比例繪制的附圖中，不同視圖中相似的附圖標(biāo)記可表示相似的部件。具有不同字母后綴的相似的附圖標(biāo)記可表示相似的部件的不同實(shí)例。附圖一般通過示例的方式而不是通過限制的方式示出本文中所討論的各種實(shí)施方式。
[0013]圖1包括展示了靶眼偽影的一系列圖像。
[0014]圖2示出了使用了時(shí)域相關(guān)的靶眼偽影校正。
[0015]圖3包括成像系統(tǒng)的框圖。
[0016]圖4A和圖4B包括用于調(diào)整圖像的流程圖。[0017]圖5示出了 SWIFT流程圖。
[0018]圖6示出了 SWIFT的時(shí)間變化圖。
[0019]圖7A和圖7B示出了在所接收到的數(shù)據(jù)中沒有間隙的仿真FID數(shù)據(jù)。
[0020]圖8A和圖SB示出了具有發(fā)射器間隙的仿真FID數(shù)據(jù)。
[0021]圖9A和圖9B示出了具有發(fā)射器間隙和接收器間隙二者的仿真FID數(shù)據(jù)。
[0022]圖1OA和圖1OB示出了頻譜中的仿真數(shù)據(jù)。
[0023]圖11示出了靶眼校正之后的幻影(phantom)的圖像。
[0024]圖12A和圖12B示出了逆靶眼校正之后的幻影的圖像。
[0025]圖13A和圖13B不出了相減(subtraction)圖像。
[0026]圖14示出了靶眼校正和逆靶眼校正的時(shí)間變化曲線。
[0027]圖15A、圖15B和圖15C包括正弦圖。
[0028]圖16示出了激勵(lì)帶寬與翻轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系。
[0029]圖17示出了對(duì)應(yīng)于仿真翻轉(zhuǎn)角的數(shù)據(jù)。
[0030]圖18A至圖18J用圖形示出了特定等式的所選擇的分量。
[0031]圖19A至圖19C示出了 SWIFT脈沖序列。
[0032]圖20A和圖20B示出了基帶的輪廓。
【具體實(shí)施方式】
[0033]某些激勵(lì)信號(hào)可能導(dǎo)致所接收到的信號(hào)或所生成的圖像中的失真。例如，使用頻率掃掠脈沖生成的圖像可能包括作為靶眼偽影出現(xiàn)的令人討厭的失真。
[0034]圖1包括展示了靶眼偽影的一系列整個(gè)頭部圖像。整個(gè)頭部圖像示出了良好的分辨率和對(duì)比度。該圖中的三個(gè)圖像是在4T處使用MRI生成、并且以具有如下參數(shù)的雙曲正割(HSl)脈沖使用SWIFT來獲取的:TR=6.1ms、標(biāo)稱翻轉(zhuǎn)角=4°、96000個(gè)獨(dú)立的輻條(spoke)、F0V=35x35x35cm、獲取時(shí)間?10分鐘、各項(xiàng)同性分辨率為1.37x1.37x1.37。靶眼偽影表現(xiàn)為交替的深和淺區(qū)域的大致同心的環(huán)。
[0035]徑向采樣描繪了可被認(rèn)為是沿著輪子的特定輻條對(duì)輪轂進(jìn)行查看的投影。磁共振掃描器提供表示圖像的幅度分量和相位分量的數(shù)據(jù)。傅里葉變換可被用來在時(shí)域和頻域之間轉(zhuǎn)換。在徑向成像中，k空間數(shù)據(jù)的逆傅里葉變換和網(wǎng)格化產(chǎn)生圖像。對(duì)投影的傅里葉變換產(chǎn)生徑向k空間中的特定“輻條”。
[0036]利用SWIFT協(xié)議，例如，實(shí)際施加于感興趣區(qū)域的激勵(lì)信號(hào)可能不同于想要的激勵(lì)信號(hào)?？墒褂孟胍男盘?hào)和誤差分量對(duì)激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行建模。誤差分量可由放大器中的非線性和其它因素引起。在本主題中，假設(shè)誤差在時(shí)間上一致，并且可通過應(yīng)用合適的算法來校圖像。
[0037]靶眼偽影可被視為響應(yīng)的帶寬內(nèi)的高頻調(diào)制。因此，用于系統(tǒng)響應(yīng)的合適的濾波器的選擇可去除高頻分量并且提供清潔的圖像。濾波器可被選擇為提供平滑的平均投影。
[0038]在一個(gè)例子中，計(jì)算出的數(shù)據(jù)與經(jīng)低通濾波的平均信號(hào)相乘并除以未經(jīng)濾波的平均信號(hào)。
[0039]除了 SWIFT以外，其它磁共振序列也可被用于徑向采樣并因此可通過本主題來校正。本主題可與使用了不同頻率的依次激勵(lì)的任何磁共振序列一起使用。[0040]被稱為SWIFT的3D徑向MRI技術(shù)利用經(jīng)頻率調(diào)制的脈沖來實(shí)現(xiàn)幾乎同時(shí)的激勵(lì)和接收。SWIFT 了使用如下概念:所得到的頻譜可被表達(dá)為所得到的NMR信號(hào)與自旋所經(jīng)歷的RF脈沖的卷積。在此方法中，通過相關(guān)(也被稱為去卷積)從NMR信號(hào)中去除RF脈沖需要對(duì)自旋所經(jīng)歷的RF波形的準(zhǔn)確知曉。然而，由于發(fā)生在發(fā)射器通道中的失真，該功能通常不同于所要求的數(shù)字波形。脈沖形狀的一致失真存在若干來源，包括可由放大器映射來補(bǔ)償?shù)姆糯笃鞣蔷€性和幅度感應(yīng)的相位調(diào)制、以及需要更具挑戰(zhàn)性的硬件解決方案的諧振電路中的較小的相位延遲。
[0041]對(duì)于SWIFT，持續(xù)RF失真可被觀察為可能使圖像質(zhì)量劣化的靶眼偽影。本主題包括一種用于在不明確知曉這些有害影響或其來源的情況下校正這些有害影響的方法。
【權(quán)利要求】
1.一種方法，包括: 接收包括對(duì)象的徑向采樣投影的圖像數(shù)據(jù)； 使用處理器、使用所述圖像數(shù)據(jù)并且使用第一比率計(jì)算第一校正數(shù)據(jù)集，所述第一比率基于所述圖像數(shù)據(jù)的平均投影并且基于所述圖像數(shù)據(jù)的經(jīng)濾波的平均投影；并且 使用所述第一校正數(shù)據(jù)集并且使用第二比率計(jì)算第二校正數(shù)據(jù)集，所述第二比率基于所述第一校正數(shù)據(jù)集的平均投影以及所述第一校正數(shù)據(jù)集的經(jīng)濾波的平均投影。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，計(jì)算所述第二校正數(shù)據(jù)集包括使用所述第二比率的倒數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，計(jì)算所述第二校正數(shù)據(jù)集包括使用加權(quán)因子相乘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定所述經(jīng)濾波的平均投影包括使用低通濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)包括接收使用SWIFT協(xié)議生成的磁共振數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括使用所述第二校正數(shù)據(jù)集來生成經(jīng)校正的圖像。
7.一種系統(tǒng),包括: 存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器被配置成接收對(duì)應(yīng)于對(duì)象的徑向投影的圖像數(shù)據(jù)；以及處理器，所述處理器耦接到所述存儲(chǔ)器，所述處理器被配置成計(jì)算第一校正數(shù)據(jù)集并且計(jì)算第二校正數(shù)據(jù)集，其中，使用所述圖像數(shù)據(jù)并且使用第一比率計(jì)算所述第一校正數(shù)據(jù)集，所述第一比率基于所述圖像數(shù)據(jù)的平均投影并且基于所述圖像數(shù)據(jù)的經(jīng)濾波的平均投影，并且其中，使用所述第一校正數(shù)據(jù)集并且使用第二比率計(jì)算所述第二校正數(shù)據(jù)集，所述第二比率基于所述第一校正數(shù)據(jù)集的平均投影以及所述第一校正數(shù)據(jù)集的經(jīng)濾波的平均投影。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器被配置成使用頻域中的乘法或時(shí)域中的卷積中的至少一個(gè)來計(jì)算所述第一校正數(shù)據(jù)集或所述第二校正集中的至少一個(gè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器被配置成執(zhí)行用于估算被提供給所述對(duì)象的激勵(lì)信號(hào)中的持續(xù)失真的算法。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器被配置成實(shí)施低通濾波器。
11.一種機(jī)器可讀介質(zhì)，所述機(jī)器可讀介質(zhì)上存儲(chǔ)有機(jī)器可執(zhí)行指令，所述機(jī)器可執(zhí)行指令使得一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行操作，所述操作包括: 接收包括對(duì)象的徑向采樣投影的圖像數(shù)據(jù)； 使用處理器、使用所述圖像數(shù)據(jù)并且使用第一比率計(jì)算第一校正數(shù)據(jù)集，所述第一比率基于所述圖像數(shù)據(jù)的平均投影并且基于所述圖像數(shù)據(jù)的經(jīng)濾波的平均投影；以及 使用所述第一校正數(shù)據(jù)集并且使用第二比率計(jì)算第二校正數(shù)據(jù)集，所述第二比率基于所述第一校正數(shù)據(jù)集的平均投影以及所述第一校正數(shù)據(jù)集的經(jīng)濾波的平均投影。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所 述的機(jī)器可讀介質(zhì)，其中，接收所述圖像數(shù)據(jù)包括接收對(duì)應(yīng)于絕熱脈沖的磁共振數(shù)據(jù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的機(jī)器可讀介質(zhì)，其中，確定所述經(jīng)濾波的平均投影包括估笪
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的機(jī)器可讀介質(zhì)，其中，確定所述經(jīng)濾波的平均投影包括實(shí)施低通濾波器。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的機(jī)器可讀介質(zhì)，還包括基于所述第二校正數(shù)據(jù)集來生成經(jīng)校正的圖像。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的機(jī)器可讀介質(zhì)，其中，接收所述圖像數(shù)據(jù)包括接收使用SffIFT協(xié)議生成的磁共振 數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】G01R33/565GK103814303SQ201280042824
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月8日
【發(fā)明者】柯蒂斯·A·科勒姆, 喬達(dá)特·S·伊迪亞圖林, 斯蒂恩·莫勒, 邁克爾·G·加伍德 申請(qǐng)人:明尼蘇達(dá)大學(xué)董事會(huì)